活性炭(tan)在(zai)工業廢(fei)氣凈化中的應用

　　活性炭具有吸附和分離的作用。活性炭作為吸附劑(ji)具有較強的(de)(de)(de)去除痕跡物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)能(neng)力和(he)良好的(de)(de)(de)選(xuan)擇性(xing)，可以(yi)分(fen)離結構相似、物(wu)(wu)化性(xing)質(zhi)(zhi)相近的(de)(de)(de)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)。

　　吸(xi)附(fu)分(fen)離(li)(li)工(gong)藝已廣泛應用于(yu)石油、化(hua)工(gong)、冶金、食品和醫藥行業，在保(bao)護(hu)環境和控制污染方面發揮著越(yue)來越(yue)重(zhong)要的(de)作(zuo)用。吸(xi)附(fu)分(fen)離(li)(li)日益(yi)成為(wei)一個完整和獨立(li)的(de)單(dan)元操作(zuo)。

　　活性炭(tan)是一種(zhong)(zhong)孔隙(xi)結構高度發達(da)、內表(biao)面積大的人(ren)工炭(tan)材料，通常孔容積為0.2～1.0cm3/g、400~10000m2/g。吸附是活性炭(tan)*顯著的特征之一，它能從(cong)氣相或液相中吸附各種(zhong)(zhong)物(wu)質。

　　活性炭的特性

　　高度發達(da)的孔隙結(jie)構和巨大(da)的內(nei)表(biao)面積,表(biao)面上含有(you)(you)(或可(ke)附加上)多種官能(neng)(neng)團(tuan)(以增加活(huo)性(xing)(xing)點),具有(you)(you)催化性(xing)(xing)能(neng)(neng)、性(xing)(xing)能(neng)(neng)穩(wen)定、可(ke)在不同溫度、酸堿度中使用(yong)可(ke)以再生(sheng)，近乎“萬能(neng)(neng)”的活(huo)性(xing)(xing)炭得到日(ri)益廣泛的應用(yong)。

　　傳統應用-食品和醫藥脫色、除(chu)味(wei)、防毒面具(ju)。

　　大(da)規(gui)模(mo)工(gong)業(ye)應用(yong)：有機合(he)成(cheng)工(gong)業(ye)作為(wei)催化劑和載體，溶劑精制(zhi)、回收和分離，防止原(yuan)子能設(she)施釋放的放射(she)性(xing)物質(zhi)。

　　近年來，在環境(jing)保(bao)護方(fang)面：凈化(hua)供水、污水處理(li)、凈化(hua)空氣，去除生產(chan)中排(pai)放的有(you)害氣體

　　綠(lv)色存儲電源(yuan)：超級電容器

　　目前，世界活性炭年消費量(liang)超過120萬噸，年增長率為~15%。西方(fang)一些發達國家性炭年需求量(liang)為300-400克(ke)。

　　吸附法工(gong)業有機(ji)廢氣凈化

　　SBA-16的合(he)成

　　兩種聚(環氧烷(wan))型三(san)嵌段共聚物(wu)將(jiang)(jiang)這(zhe)些溶(rong)液(ye)溶(rong)解(jie)在(zai)(zai)(zai)40℃的HCl在(zai)(zai)(zai)水溶(rong)液(ye)中攪拌5小時(shi)。在(zai)(zai)(zai)35℃在(zai)(zai)(zai)溶(rong)液(ye)中加入原硅酸四乙酯(zhi)，并(bing)在(zai)(zai)(zai)相(xiang)同溫(wen)度(du)(du)下繼續用磁力攪拌15分(fen)鐘。在(zai)(zai)(zai)相(xiang)同溫(wen)度(du)(du)下，將(jiang)(jiang)混合物(wu)保持在(zai)(zai)(zai)烘箱內24小時(shi)。然后將(jiang)(jiang)混合物(wu)放入40℃水熱處(chu)理24小時(shi)。白色沉淀物(wu)通過過濾(lv)回收干燥，不在(zai)(zai)(zai)35℃下洗滌過夜。之后，通過560℃煅燒(shao)去除表(biao)面活性劑，將(jiang)(jiang)溫(wen)度(du)(du)升高(gao)到560℃，加熱速度(du)(du)為1℃/min。

　　活性炭和(he)SBA-16吸(xi)附脫硫(liu)的比較(DBT：1,000 mg / L，吸(xi)附劑(ji)用量(liang)：20 mg / L，溫度：25°C，攪拌時間：360 min)。

　　活性炭，SBA-16脫硫的比較

　　在平(ping)衡條件下進(jin)行吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)等溫(wen)線(xian)研究，以測(ce)量(liang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)。DBT吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)上的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)等溫(wen)線(xian)如圖2所(suo)示。這(zhe)些(xie)結(jie)果表(biao)(biao)(biao)明，活(huo)(huo)性炭樣(yang)品DBT吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)程度遠高(gao)于(yu)SBA-16。吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)平(ping)衡大(da)約(yue)需要40分鐘(zhong)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)速率與吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)基質上活(huo)(huo)性吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)位點(dian)的(de)含(han)量(liang)有關。結(jie)果表(biao)(biao)(biao)明，不同的(de)介孔(kong)(kong)材(cai)料具有不同的(de)硫吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)力，不僅取決于(yu)結(jie)構，還取決于(yu)表(biao)(biao)(biao)面(mian)官能(neng)團。活(huo)(huo)性炭性能(neng)比SBA-由于(yu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)力大(da)，吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)力高(gao)BET表(biao)(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)和較大(da)的(de)中(zhong)(zhong)孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)。另一方面(mian)，活(huo)(huo)性炭的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)率比SBA-由于(yu)介孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)大(da)，16快。建議(yi)在一系列擴(kuo)散步驟中(zhong)(zhong)發生(sheng)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)過程，然后進(jin)入微孔(kong)(kong)。當(dang)樣(yang)品中(zhong)(zhong)孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)小時(shi)，平(ping)衡需要更(geng)長(chang)的(de)時(shi)間。根據這(zhe)些(xie)結(jie)果，在本研究中(zhong)(zhong)選(xuan)擇(ze)活(huo)(huo)性炭作(zuo)為吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)二苯并噻命的(de)合適吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)。

　　不同初(chu)始濃度對活性炭吸硫能(neng)力(li)的影響(xiang)(吸附劑量:20 mg / L，溫度：25°C，攪拌時(shi)間：360 min)。

　　初始濃度的影響

　　在(zai)(zai)10ml溶(rong)(rong)(rong)液中(zhong)用(yong)(yong)0.02g活(huo)(huo)性(xing)炭實驗(圖3)顯(xian)示了活(huo)(huo)性(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)二(er)(er)(er)苯并(bing)噻(sai)命(ming)的(de)(de)(de)(de)(de)混合時(shi)(shi)間(jian)和初始(shi)濃度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)影響。這張照片(pian)顯(xian)示，隨著攪拌時(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加，活(huo)(huo)性(xing)炭對二(er)(er)(er)苯的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)增(zeng)(zeng)加，初始(shi)濃度(du)(du)較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)液更(geng)早達到平(ping)衡。在(zai)(zai)達到飽(bao)和之前，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)曲(qu)線略有增(zeng)(zeng)加和連續。結果(guo)表(biao)(biao)明，在(zai)(zai)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)(yong)期(qi)(qi)附(fu)在(zai)(zai)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)(yong)期(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)初始(shi)階段(duan)很快，然(ran)后在(zai)(zai)平(ping)衡附(fu)近變(bian)慢。這種現象是(shi)由于初始(shi)階段(duan)有大量(liang)未填充的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)位點可用(yong)(yong)于吸(xi)(xi)(xi)附(fu)，一段(duan)時(shi)(shi)間(jian)后，由于溶(rong)(rong)(rong)質分子(zi)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)排(pai)斥(chi)，難以(yi)處理未填充的(de)(de)(de)(de)(de)未填充表(biao)(biao)面(mian)位點。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)速率取決于各(ge)種參數，如攪拌速率、活(huo)(huo)性(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)物理性(xing)質、吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)量(liang)和吸(xi)(xi)(xi)附(fu)性(xing)質。活(huo)(huo)性(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)苯并(bing)噻(sai)吩(fen)量(liang)隨時(shi)(shi)間(jian)增(zeng)(zeng)加，有時(shi)(shi)會增(zeng)(zeng)加，當二(er)(er)(er)苯并(bing)噻(sai)吩(fen)完全從溶(rong)(rong)(rong)液中(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)時(shi)(shi)，它在(zai)(zai)外面(mian)不(bu)斷改(gai)進。在(zai)(zai)這些活(huo)(huo)化條件下，活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)(de)(de)(de)*大吸(xi)(xi)(xi)附(fu)容量(liang)是(shi)在(zai)(zai)平(ping)衡時(shi)(shi)間(jian)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)苯和噻(sai)命(ming)量(liang)。

　　在(zai)這項工(gong)作(zuo)中(zhong)(zhong)，成功合成了(le)一種(zhong)新型活(huo)性(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)，并(bing)測試了(le)其(qi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)行為。XRD和N 2.吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)結果(guo)表(biao)明(ming)，硬模板活(huo)性(xing)炭是(shi)其(qi)模板SBA-16完(wan)美復制品。許多孔(kong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)從汽油(you)燃料(liao)溶液(ye)中(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)液(ye)中(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)二苯的研究(jiu)(DBT)，可以得出結論(lun)，不同(tong)的多孔(kong)材(cai)料(liao)不僅取(qu)決(jue)于(yu)多孔(kong)材(cai)料(liao)的結構結構，還取(qu)決(jue)于(yu)表(biao)面官(guan)能團。在(zai)活(huo)性(xing)炭上發現DBT吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)量高于(yu)SBA-16。為了(le)更好地擬(ni)合兩種(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)的平衡研究(jiu)，已經(jing)顯示了(le)實驗結果(guo)Langmuir等溫線。簡而言之，結果(guo)表(biao)明(ming)，活(huo)性(xing)炭是(shi)一種(zhong)有效(xiao)而有前途(tu)的吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)，用于(yu)從液(ye)體樣品中(zhong)(zhong)分離二苯并(bing)噻(sai)命。