活(huo)性炭(tan)在工(gong)業廢氣凈化中的應用

　　活性炭具有吸附和分離的作用。活性炭作為吸附劑具有較強的(de)(de)(de)去除痕跡物質的(de)(de)(de)能力和良(liang)好的(de)(de)(de)選擇(ze)性，可以(yi)分離結(jie)構相(xiang)似、物化性質相(xiang)近(jin)的(de)(de)(de)物質。

　　吸附分離工藝已(yi)廣(guang)泛應用(yong)(yong)于(yu)石油、化工、冶金(jin)、食(shi)品和(he)醫藥行業，在保護環(huan)境和(he)控(kong)制(zhi)污染(ran)方面發揮著越(yue)來越(yue)重(zhong)要的作用(yong)(yong)。吸附分離日益(yi)成為(wei)一個完整和(he)獨立(li)的單元操作。

　　活性炭是(shi)(shi)一種孔隙結構(gou)高度發達、內表面(mian)積(ji)大的人工炭材(cai)料，通常孔容積(ji)為0.2～1.0cm3/g、400~10000m2/g。吸(xi)附是(shi)(shi)活性炭*顯著(zhu)的特征之一，它能從(cong)氣相或液(ye)相中(zhong)吸(xi)附各種物質(zhi)。

　　活性炭的特性

　　高(gao)度發(fa)達的(de)(de)孔隙結構和巨大的(de)(de)內表面積,表面上(shang)含有(you)(或可附加(jia)上(shang))多種官能團(tuan)(以增加(jia)活性點),具(ju)有(you)催化(hua)性能、性能穩定、可在不同溫度、酸(suan)堿(jian)度中使用可以再生，近乎“萬能”的(de)(de)活性炭得(de)到日益廣泛(fan)的(de)(de)應用。

　　傳統應用-食品和(he)醫藥脫色、除味、防毒(du)面(mian)具。

　　大(da)規模工(gong)(gong)業應用：有機合成工(gong)(gong)業作為催化劑和載體，溶(rong)劑精制、回收和分離(li)，防止(zhi)原(yuan)子能設施釋放的(de)放射性(xing)物質。

　　近年來，在環(huan)境保護方面(mian)：凈化(hua)供水(shui)(shui)、污(wu)水(shui)(shui)處(chu)理、凈化(hua)空氣，去除生產中排放的(de)有害氣體(ti)

　　綠色存儲電(dian)源(yuan)：超級(ji)電(dian)容器

　　目前(qian)，世(shi)界活性炭年消費量超過120萬噸(dun)，年增長率為~15%。西方一些(xie)發達國家性炭年需(xu)求量為300-400克。

　　吸(xi)附法(fa)工業有機廢(fei)氣凈化

　　SBA-16的合(he)成(cheng)

　　兩種聚(環氧(yang)烷)型三(san)嵌段共聚物將(jiang)這些溶(rong)液溶(rong)解在(zai)(zai)(zai)(zai)40℃的HCl在(zai)(zai)(zai)(zai)水(shui)溶(rong)液中(zhong)攪拌5小時(shi)。在(zai)(zai)(zai)(zai)35℃在(zai)(zai)(zai)(zai)溶(rong)液中(zhong)加(jia)(jia)入原硅酸四乙酯，并(bing)在(zai)(zai)(zai)(zai)相(xiang)同(tong)溫(wen)度下(xia)(xia)繼(ji)續用磁力攪拌15分鐘。在(zai)(zai)(zai)(zai)相(xiang)同(tong)溫(wen)度下(xia)(xia)，將(jiang)混合物保持在(zai)(zai)(zai)(zai)烘(hong)箱內24小時(shi)。然(ran)后(hou)(hou)將(jiang)混合物放(fang)入40℃水(shui)熱(re)處理24小時(shi)。白色沉淀物通過(guo)(guo)過(guo)(guo)濾回收干(gan)燥，不在(zai)(zai)(zai)(zai)35℃下(xia)(xia)洗滌過(guo)(guo)夜。之后(hou)(hou)，通過(guo)(guo)560℃煅燒(shao)去除表面活性劑，將(jiang)溫(wen)度升(sheng)高到560℃，加(jia)(jia)熱(re)速度為1℃/min。

　　活(huo)性(xing)炭和(he)SBA-16吸附脫硫的比較(DBT：1,000 mg / L，吸附劑用量：20 mg / L，溫度：25°C，攪(jiao)拌時間：360 min)。

　　活(huo)性炭，SBA-16脫硫的比較

　　在(zai)平(ping)(ping)(ping)衡(heng)條件下進(jin)行吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)等溫(wen)線(xian)研究(jiu)，以測量(liang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容量(liang)。DBT吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)上(shang)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)等溫(wen)線(xian)如圖(tu)2所示。這(zhe)些(xie)結(jie)果(guo)表明，活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)樣品(pin)DBT吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)程度遠(yuan)高于SBA-16。吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)平(ping)(ping)(ping)衡(heng)大約需(xu)要(yao)40分鐘。吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速率與吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)基質上(shang)活(huo)(huo)性吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)位點的(de)(de)含量(liang)有關。結(jie)果(guo)表明，不同(tong)的(de)(de)介(jie)孔材料具有不同(tong)的(de)(de)硫吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)力(li)，不僅取決于結(jie)構(gou)，還取決于表面(mian)官能(neng)團(tuan)。活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)性能(neng)比SBA-由于吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)力(li)大，吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能(neng)力(li)高BET表面(mian)積(ji)和較大的(de)(de)中孔體積(ji)。另一(yi)方面(mian)，活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)率比SBA-由于介(jie)孔體積(ji)大，16快。建(jian)議在(zai)一(yi)系列擴散步驟中發生吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)過程，然(ran)后(hou)進(jin)入微孔。當樣品(pin)中孔體積(ji)小時(shi)，平(ping)(ping)(ping)衡(heng)需(xu)要(yao)更長的(de)(de)時(shi)間(jian)。根據這(zhe)些(xie)結(jie)果(guo)，在(zai)本研究(jiu)中選擇活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)作為吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)二(er)苯(ben)并噻命的(de)(de)合適吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)。

　　不同(tong)初始濃(nong)度(du)對活(huo)性炭吸硫能力的影(ying)響(吸附劑(ji)量:20 mg / L，溫度(du)：25°C，攪拌時間：360 min)。

　　初始濃度的影響

　　在(zai)(zai)(zai)(zai)10ml溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)中用(yong)0.02g活性(xing)(xing)(xing)炭實驗(圖3)顯(xian)示了活性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)二(er)苯并(bing)(bing)噻命的(de)(de)混合(he)時(shi)(shi)(shi)間(jian)和(he)初始濃(nong)度的(de)(de)影響。這(zhe)(zhe)張照片顯(xian)示，隨著攪(jiao)拌時(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)(de)增(zeng)加(jia)，活性(xing)(xing)(xing)炭對二(er)苯的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)增(zeng)加(jia)，初始濃(nong)度較低的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)更早(zao)達(da)到平衡。在(zai)(zai)(zai)(zai)達(da)到飽和(he)之(zhi)前，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)曲線略有增(zeng)加(jia)和(he)連續。結果表明，在(zai)(zai)(zai)(zai)相互作(zuo)用(yong)期附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)在(zai)(zai)(zai)(zai)相互作(zuo)用(yong)期的(de)(de)初始階段(duan)(duan)很快，然后(hou)在(zai)(zai)(zai)(zai)平衡附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)近變(bian)慢。這(zhe)(zhe)種(zhong)現(xian)象是由(you)于初始階段(duan)(duan)有大量(liang)未填(tian)充(chong)的(de)(de)表面(mian)位點(dian)可用(yong)于吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)，一段(duan)(duan)時(shi)(shi)(shi)間(jian)后(hou)，由(you)于溶(rong)(rong)(rong)(rong)質(zhi)分子之(zhi)間(jian)的(de)(de)排斥，難以處理(li)未填(tian)充(chong)的(de)(de)未填(tian)充(chong)表面(mian)位點(dian)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)速(su)率(lv)取決(jue)于各種(zhong)參數，如攪(jiao)拌速(su)率(lv)、活性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)物理(li)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)、吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)量(liang)和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)。活性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)二(er)苯并(bing)(bing)噻吩量(liang)隨時(shi)(shi)(shi)間(jian)增(zeng)加(jia)，有時(shi)(shi)(shi)會增(zeng)加(jia)，當二(er)苯并(bing)(bing)噻吩完全從(cong)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)中吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)時(shi)(shi)(shi)，它在(zai)(zai)(zai)(zai)外面(mian)不(bu)斷改進(jin)。在(zai)(zai)(zai)(zai)這(zhe)(zhe)些活化條(tiao)件下，活性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)*大吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)容量(liang)是在(zai)(zai)(zai)(zai)平衡時(shi)(shi)(shi)間(jian)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)二(er)苯和(he)噻命量(liang)。

　　在(zai)這項(xiang)工作中，成功合(he)成了一(yi)種(zhong)新型活性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附劑(ji)(ji)，并(bing)測試了其吸(xi)(xi)附行為。XRD和N 2.吸(xi)(xi)附結(jie)(jie)果表(biao)明(ming)，硬(ying)模板活性(xing)炭(tan)是其模板SBA-16完美復(fu)制(zhi)品。許多孔吸(xi)(xi)附劑(ji)(ji)從汽油燃(ran)料溶液(ye)(ye)中吸(xi)(xi)液(ye)(ye)中吸(xi)(xi)附二苯的(de)研究(DBT)，可以得出結(jie)(jie)論，不同的(de)多孔材料不僅取(qu)決(jue)于(yu)多孔材料的(de)結(jie)(jie)構(gou)結(jie)(jie)構(gou)，還取(qu)決(jue)于(yu)表(biao)面官能團(tuan)。在(zai)活性(xing)炭(tan)上發(fa)現(xian)DBT吸(xi)(xi)附量高于(yu)SBA-16。為了更好地(di)擬合(he)兩種(zhong)吸(xi)(xi)附劑(ji)(ji)的(de)平衡研究，已經顯示了實驗(yan)結(jie)(jie)果Langmuir等溫(wen)線。簡而(er)(er)言(yan)之，結(jie)(jie)果表(biao)明(ming)，活性(xing)炭(tan)是一(yi)種(zhong)有效而(er)(er)有前途的(de)吸(xi)(xi)附劑(ji)(ji)，用于(yu)從液(ye)(ye)體樣品中分離二苯并(bing)噻命。