活性炭(tan)在工業廢氣(qi)凈化中的應用

　　活性炭具有吸附和分離的作用。活性炭作(zuo)為吸附(fu)劑具有較強的(de)去除痕跡(ji)物質的(de)能力和良好的(de)選擇性(xing)，可以(yi)分離結構相似(si)、物化性(xing)質相近(jin)的(de)物質。

　　吸附(fu)分離工(gong)藝已(yi)廣(guang)泛應用于石油、化工(gong)、冶金、食品和醫藥行業，在保護環境和控制污染方面發揮著越來越重要的(de)作用。吸附(fu)分離日益成為(wei)一個(ge)完整和獨立(li)的(de)單元操作。

　　活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)是一種(zhong)孔(kong)隙結構高(gao)度發達、內表面積大的人工炭(tan)材料，通常(chang)孔(kong)容(rong)積為0.2～1.0cm3/g、400~10000m2/g。吸(xi)附是活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)*顯著的特征(zheng)之(zhi)一，它(ta)能從氣相(xiang)或液(ye)相(xiang)中吸(xi)附各種(zhong)物質(zhi)。

　　活性炭的特性

　　高度(du)發(fa)達的(de)(de)孔隙(xi)結構和巨大(da)的(de)(de)內(nei)表(biao)面積,表(biao)面上(shang)(shang)含有(you)(或可附加(jia)上(shang)(shang))多種官能(neng)(neng)團(以增加(jia)活性(xing)(xing)點),具有(you)催化性(xing)(xing)能(neng)(neng)、性(xing)(xing)能(neng)(neng)穩定、可在不(bu)同溫(wen)度(du)、酸堿度(du)中使用(yong)可以再生(sheng)，近乎“萬能(neng)(neng)”的(de)(de)活性(xing)(xing)炭得到(dao)日益廣泛的(de)(de)應用(yong)。

　　傳統(tong)應用-食品和醫藥(yao)脫色、除(chu)味、防毒面具(ju)。

　　大規模工業應用：有機合成工業作為(wei)催(cui)化劑和載體，溶劑精制、回收(shou)和分離(li)，防止原子能(neng)設施釋放(fang)的放(fang)射性物(wu)質(zhi)。

　　近年(nian)來，在環境保(bao)護方(fang)面：凈(jing)化供(gong)水、污(wu)水處理、凈(jing)化空(kong)氣，去(qu)除生(sheng)產(chan)中(zhong)排放的有害氣體(ti)

　　綠色(se)存儲電源：超級電容(rong)器

　　目前，世界活性(xing)炭(tan)年消費量(liang)超過120萬噸(dun)，年增長(chang)率為~15%。西方一些(xie)發達國家性(xing)炭(tan)年需(xu)求量(liang)為300-400克。

　　吸(xi)附(fu)法工業有機廢(fei)氣凈化

　　SBA-16的(de)合成

　　兩種聚(ju)(環氧烷)型三嵌段(duan)共聚(ju)物將(jiang)這些溶(rong)液溶(rong)解在(zai)40℃的HCl在(zai)水溶(rong)液中(zhong)(zhong)攪拌5小時(shi)。在(zai)35℃在(zai)溶(rong)液中(zhong)(zhong)加入(ru)原硅酸四乙酯(zhi)，并在(zai)相同(tong)溫度下繼(ji)續用(yong)磁力攪拌15分(fen)鐘。在(zai)相同(tong)溫度下，將(jiang)混(hun)合物保(bao)持(chi)在(zai)烘箱(xiang)內24小時(shi)。然后將(jiang)混(hun)合物放入(ru)40℃水熱處(chu)理24小時(shi)。白色沉淀(dian)物通(tong)過過濾回收(shou)干燥，不(bu)在(zai)35℃下洗滌過夜(ye)。之后，通(tong)過560℃煅燒去除(chu)表面(mian)活性(xing)劑，將(jiang)溫度升(sheng)高到560℃，加熱速度為1℃/min。

　　活性炭和(he)SBA-16吸附(fu)脫(tuo)硫的比較(jiao)(DBT：1,000 mg / L，吸附(fu)劑用量：20 mg / L，溫度：25°C，攪拌(ban)時間：360 min)。

　　活性炭(tan)，SBA-16脫硫(liu)的比較

　　在平(ping)衡(heng)條(tiao)件下進行吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)等溫線研究，以測量(liang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)。DBT吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑上的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)等溫線如圖2所(suo)示。這(zhe)些結果(guo)表(biao)明，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)樣品(pin)DBT吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)程度遠高于(yu)(yu)(yu)SBA-16。吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)平(ping)衡(heng)大約需(xu)要(yao)40分鐘。吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)速率與(yu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑基質上活(huo)性(xing)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)位點的(de)(de)含(han)量(liang)有關。結果(guo)表(biao)明，不(bu)同的(de)(de)介孔(kong)材料(liao)具有不(bu)同的(de)(de)硫吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能力，不(bu)僅取(qu)(qu)決于(yu)(yu)(yu)結構，還取(qu)(qu)決于(yu)(yu)(yu)表(biao)面(mian)(mian)官能團(tuan)。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)性(xing)能比(bi)SBA-由于(yu)(yu)(yu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能力大，吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能力高BET表(biao)面(mian)(mian)積(ji)和較大的(de)(de)中孔(kong)體(ti)積(ji)。另一(yi)方(fang)面(mian)(mian)，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)率比(bi)SBA-由于(yu)(yu)(yu)介孔(kong)體(ti)積(ji)大，16快(kuai)。建議(yi)在一(yi)系(xi)列(lie)擴散步驟中發生吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)過程，然后進入微孔(kong)。當樣品(pin)中孔(kong)體(ti)積(ji)小時，平(ping)衡(heng)需(xu)要(yao)更長的(de)(de)時間。根(gen)據這(zhe)些結果(guo)，在本研究中選擇活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)作為吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)二苯并噻命的(de)(de)合適吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑。

　　不同初始(shi)濃度對活性(xing)炭吸(xi)硫能力的影(ying)響(吸(xi)附劑(ji)量:20 mg / L，溫度：25°C，攪拌時(shi)間：360 min)。

　　初始濃度的影響

　　在(zai)10ml溶(rong)液中用(yong)0.02g活性炭(tan)(tan)實(shi)驗(圖3)顯示了(le)活性炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)二(er)(er)(er)苯(ben)并(bing)噻(sai)命(ming)(ming)的(de)(de)(de)(de)混合時(shi)間(jian)和(he)(he)初始濃度的(de)(de)(de)(de)影響。這張照片(pian)顯示，隨著攪拌(ban)時(shi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加，活性炭(tan)(tan)對二(er)(er)(er)苯(ben)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加，初始濃度較(jiao)低的(de)(de)(de)(de)溶(rong)液更(geng)早達(da)到平(ping)(ping)衡(heng)。在(zai)達(da)到飽和(he)(he)之前，吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)曲線略(lve)有增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加和(he)(he)連續。結果(guo)表(biao)明，在(zai)相(xiang)互(hu)作用(yong)期附(fu)(fu)在(zai)相(xiang)互(hu)作用(yong)期的(de)(de)(de)(de)初始階(jie)段(duan)(duan)很快，然后在(zai)平(ping)(ping)衡(heng)附(fu)(fu)近(jin)變(bian)慢。這種現象是由于(yu)初始階(jie)段(duan)(duan)有大量未(wei)填(tian)充的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)位點可用(yong)于(yu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)，一(yi)段(duan)(duan)時(shi)間(jian)后，由于(yu)溶(rong)質(zhi)(zhi)分子之間(jian)的(de)(de)(de)(de)排斥，難(nan)以處理未(wei)填(tian)充的(de)(de)(de)(de)未(wei)填(tian)充表(biao)面(mian)位點。吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)率(lv)取決于(yu)各種參數，如(ru)攪拌(ban)速(su)率(lv)、活性炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)(de)物理性質(zhi)(zhi)、吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑量和(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)性質(zhi)(zhi)。活性炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)苯(ben)并(bing)噻(sai)吩量隨時(shi)間(jian)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加，有時(shi)會增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加，當二(er)(er)(er)苯(ben)并(bing)噻(sai)吩完全(quan)從溶(rong)液中吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)時(shi)，它在(zai)外面(mian)不斷(duan)改進。在(zai)這些活化(hua)條件(jian)下，活性炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)*大吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)容量是在(zai)平(ping)(ping)衡(heng)時(shi)間(jian)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)苯(ben)和(he)(he)噻(sai)命(ming)(ming)量。

　　在這(zhe)項工作(zuo)中，成功(gong)合成了(le)一種(zhong)新型活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)，并測試了(le)其(qi)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)行為。XRD和(he)N 2.吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)結(jie)(jie)果(guo)(guo)表(biao)明，硬模板活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)其(qi)模板SBA-16完美(mei)復制(zhi)品。許多孔吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)從汽油燃(ran)料溶液(ye)中吸(xi)液(ye)中吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)二苯的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(DBT)，可以得(de)出結(jie)(jie)論，不同的(de)(de)(de)多孔材(cai)料不僅(jin)取決于多孔材(cai)料的(de)(de)(de)結(jie)(jie)構(gou)結(jie)(jie)構(gou)，還(huan)取決于表(biao)面官能團。在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上發現DBT吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)量高于SBA-16。為了(le)更好地(di)擬合兩種(zhong)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)平(ping)衡研(yan)究(jiu)，已經(jing)顯示(shi)了(le)實驗結(jie)(jie)果(guo)(guo)Langmuir等溫線。簡(jian)而言之(zhi)，結(jie)(jie)果(guo)(guo)表(biao)明，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)一種(zhong)有(you)效(xiao)而有(you)前途的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)，用(yong)于從液(ye)體樣品中分離(li)二苯并噻命。