疏水改性活性炭纤维的制备及其对挥发性有机物吸附性能研究

通过分步液相硅烷化方法对活性炭纤维(ACF)进行疏水改性,在以辛基三甲氧基硅烷(OTMS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HTMS)为混合硅烷,且HTMS与OTMS体积比为0.25∶0.75的条件下,改性得到的ACF(记为ACF@H∶O-E-0.25∶0.75)疏水效果及挥发性有机物(VOCs)吸附性能综合最佳,相比未改性ACF(记为BK-ACF),水蒸气吸附量减少57.1%。采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和N₂吸附/脱附对其结构进行表征,结果表明有机硅烷成功接枝在ACF表面。ACF@H∶O-E-0.25∶0.75水接触角增加至145.8°,疏水效果得到明显改善。动态吸附实验结果表明,在相对湿度为80%时,ACF@H∶O-E-0.25∶0.75相比BK-ACF,对二氯甲烷、乙酸乙酯和环己烷的饱和吸附量分别增加71.4%、23.0%和31.1%。120℃条件下5次循环再生实验表明,ACF@H∶O-E-0.25∶0.75仍可保持90%左右的饱和吸附量,吸附再生性能良好。采用长链和短链的混合硅烷减缓了有机硅烷对ACF孔道的堵塞,增加...     

活性炭纤维脱除二氧化碳的实验研究

采用活性炭纤维(ACF)作为吸附材料,研究了ACF对CO_2和N_2的吸、脱分离特性。结果表明,粘胶基活性炭纤维(V-ACF)和聚丙烯腈基活性炭纤维(PAN-ACF)对CO_2和N_2都表现出较好的吸附效果,其中V-ACF对CO_2和N_2的吸附系数高达9,说明ACF是很好的吸附分离材料。ACF对不同烟气浓度和温度下对CO_2吸附的结果说明,ACF对于高浓度CO_2更易于脱除;讨论了ACF在不同解析温度或时间对吸附的影响和ACF的热稳定性,结果表明,在较高解析温度或者较长解析时间下更加容易脱除CO_2,且再生时间短,最佳的解析时间为15 min。经过相同的多次实验,ACF的性能稳定,再生效率稳定在86%。     

碱处理和掺氮耦合改性对活性炭纤维吸附甲醛性能的影响

甲醛作为一种常见的挥发有机化合物（VOC）,对人体健康构成长期危害。为提高活性炭纤维（ACF）对甲醛等有害气体的吸附去除能力,采用不同浓度的碱处理和不同温度的氮修饰对ACF进行耦合改性,对共同改性后的ACF进行SEM、BET和XPS等分析测试,获得相关物理化学参数,并评价其吸附去除甲醛气体的性能。研究结果表明：碱处理后的ACF获得了发达的微孔结构和较高的比表面积。氮修饰后,ACF表面含氮官能团数量明显提高。改性后的ACF去除甲醛的性能得到了明显的提升,对初始浓度为4 mg·m-3的甲醛去除率高达98%。吸附去除甲醛性能的提高应该归因于比表面积的大幅度提升和表面含氮官能团数量增加的共同作用。     

活性炭纤维催化臭氧化降解苯酚及其对炭表面性能的影响

研究了活性炭纤维(ACF)存在下苯酚的臭氧化降解,以及臭氧化过程对炭表面的影响.结果表明:ACF存在下的臭氧化能够显著提高苯酚的分解和矿化,ACF的用量为1 g时.反应10 min后苯酚和COD的去除率分别为96.8%和88.4%,而活性炭在同样条件下对苯酚和COD的去除率仅分别为68.0%和63.6%;臭氧化后的ACF表面含氧官能团、比表面积和总孔体积都发生了变化,内酯基减少,羧基、羟基和羰基增多,表面更亲水;比表面积增加且主要集中在微孔,而微孔体积的减少表明较小孔径的微孔数量显著增多,同时出现极少量中孔和大孔.     

烧结纤维承载活性炭复合材料在苯蒸气脱除中的应用

以8μm的镍纤维和煤基活性炭为原材料,通过抄制和烧结工艺制备了烧结纤维承载活性炭粉末复合材料。为了减轻床层总重量,将这种材料和通常的颗粒状活性炭进行联合装填形成复合层,并进行了苯蒸气的吸附穿透实验。利用Wheeler方程对床层的饱和吸附容量和吸附速率常数进行了测定。结果表明,在相同的测试条件下,联合装填层比单独的颗粒炭装填层具有更好的苯蒸气脱除性能;对两种床层而言,其各自的饱和吸附容量是一个不随比速而变化的常数,而随着气流比速的增加,两种床层的吸附速度都呈增加的趋势。     

低温等离子体改性活性炭纤维对不同极性苯系物的吸附

探究了不同改性时间下的活性炭纤维孔结构和表面化学性质的变化,并进一步研究了改性后的活性炭纤维对不同极性苯系物的吸附。通过BET比表面积、Boehm滴定分析、FTIR红外光谱对改性前后的活性炭纤维进行表征。结果表明,功率150 W,改性时间为30、60和90 min时,活性炭纤维烧失率随着改性时间延长而升高,分别达到16.5%、27.8%、45.5%。改性过程中,活性炭纤维比表面积和微孔孔容显著增加,有助于改善活性炭纤维吸附性能。在物理吸附和化学吸附作用下,改性活性炭纤维对邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯吸附性能有所提高,其中,改性90 min活性炭纤维对其吸附量分别增加了0.58、0.55和0.44 mg·mg-1。酸性含氧基团由原来的0.973 mmol·g-1增加到1.675 mmol·g-1,改性后酸性含氧官能团的增加使活性炭纤维表面极性增大,有利于对极性有机物邻、间二甲苯吸附量增加率的提高。     

活性炭纤维在环境保护中的应用及前景

本文介绍了一种新型环境功能材料———活性炭纤维在环境保护中的应用现状及前景。通过与以颗粒活性炭为代表的传统碳材料在结构、性能方面的对比 ,概述了活性炭纤维优良的吸附、催化氧化等特性。然后全面介绍了活性炭纤维在气体处理、水处理、劳动防护、环境监测及清洁生产等方面的应用。同时结合目前活性炭纤维的研究开发现状 ,分析了制约其发展的因素 ,提出了相应的对策 ,并指出了发展方向。     

活性炭纤维及其在空气净化机中的应用

论述了活性炭纤维的基本特性以及在空气净化机中的应用，通过试验得出复合活性炭纤维对空气净化机产生的臭氧以及室内的二氧化碳有很好的去除效果。     

粘胶基活性炭纤维用于低浓度SO2常温脱除的实验研究

活性炭纤维（ACF）是一种新型功能性炭材料。应用粘胶基活性炭纤维（cellulose-ACF）对低浓度SO2（571 mg/m3）进行吸附氧化实验,通过改变活性炭纤维量、SO2浓度、氧浓度,观察cellulose-ACF脱除低浓度SO2能力的变化规律。实验结果表明,随着活性炭纤维量、氧浓度的增加,cellulose-ACF对低浓度SO2的脱除能力增强。在此基础上展望活性炭纤维在大气环保领域的应用前景。     

Simultaneous removal of sulfur dioxide and polycyclic aromatic hydrocarbons from incineration flue gas using activated carbon fibers

Incineration flue gas contains polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and sulfur dioxide (SO₂). The effects of SO₂ concentration (0, 350, 750, and 1000 ppm), reaction temperature (160, 200, and 280 °C), and the type of activated carbon fibers (ACFs) on the removal of SO₂ and PAHs by ACFs were examined in this study. A fluidized bed incinerator was used to simulate practical incineration flue gas. It was found that the presence of SO₂ in the incineration flue gas could drastically decrease removal of PAHs because of competitive adsorption. The effect of rise in the reaction temperature from 160 to 280 °C on removal of PAHs was greater than that on SO₂ removal at an SO₂ concentration of 750 ppm. Among the three ACFs studied, ACF-B, with the highest microporous volume, highest O content, and the tightest structure, was the best adsorbent for removing SO₂ and PAHs when these gases coexisted in the incineration flue gas.

ImplicationsSimultaneous adsorption of sulfur dioxide (SO₂) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) emitted from incineration flue gas onto activated carbon fibers (ACFs) meant to devise a new technique showed that the presence of SO₂ in the incineration flue gas leads to a drastic decrease in removal of PAHs because of competitive adsorption. Reaction temperature had a greater influence on PAHs removal than on SO₂ removal. ACF-B, with the highest microporous volume, highest O content, and tightest structure among the three studied ACFs, was found to be the best adsorbent for removing SO₂ and PAHs.     

Adsorption of mercury by activated carbon prepared from dried sewage sludge in simulated flue gas

Conversion of sewage sludge to activated carbon is attractive as an alternative method to ocean dumping for the disposal of sewage sludge. Injection of activated carbon upstream of particulate matter control devices has been suggested as a method to remove elemental mercury from flue gas. Activated carbon was prepared using various activation temperatures and times and was tested for their mercury adsorption efficiency using lab-scale systems. To understand the effect of the physical property of the activated carbon, its mercury adsorption efficiency was investigated as a function of its Brunauer–Emmett–Teller (BET) surface area. Two simulated flue gas conditions, (1) without hydrogen chloride (HCl) and (2) with 20 ppm HCl, were used to investigate the effect of flue gas composition on the mercury adsorption capacity of activated carbon. Despite very low BET surface area of the prepared sewage sludge activated carbons, their mercury adsorption efficiencies were comparable under both simulated flue gas conditions to those of pinewood and coal activated carbons. After injecting HCl into the simulated flue gas, all sewage sludge activated carbons demonstrated high adsorption efficiencies, that is, more than 87%, regardless of their BET surface area.

Implications: We tested activated carbons prepared from dried sewage sludge to investigate the effect of their physical properties on their mercury adsorption efficiency. Using two simulated flue gas conditions, we conducted mercury speciation for the outlet gas. We found that the sewage sludge activated carbon had mercury adsorption efficiency comparable to pinewood and coal activated carbons, and the presence of HCl minimized the effect of physical property of the activated carbon on its mercury adsorption efficiency.     

氮改性活性碳纤维的脱硫作用

为了提高活性碳纤维的脱硫性能,使用三聚氰胺、氯化铵、尿素作为改性剂对活性碳纤维进行改性,得到一系列含氮活性碳纤维(N-ACFs).通过XPS研究了改性活性碳纤维的表面化学结构的变化,并测定了其脱硫性能.实验发现:三聚氰胺改性ACF的最大累积硫容为38.26 mg/g,氯化铵改性ACF的最大累积硫容33.69 mg/g,...     

改性活性炭纤维吸附脱除气态汞

采用浸渍法对活性碳纤维(ACF)改性,所制得的吸附剂在固定床上进行汞吸附评价。Boehm滴定表明,浓HNO3和H2O2改性后的ACF表面含氧官能团有所增加,含氧官能团的增加有利于汞的吸附。XRF结果表明,ACF经硝酸银浸渍后,银离子被还原成单质银,使其对汞的吸附性能得到改变,并随着硝酸银浓度的增大而增大。ACF经活性MnO2和KMnO4浸渍后,吸附效果均有所提高,穿透时间大大加长,穿透吸附量也大大提高,两者均可达到170μg/g。     

新型柱状核桃壳活性炭脱硫动力学

采用以农业废弃物核桃壳为原料,天然软锰矿为添加剂共混制成的新型柱状活性炭进行了不同水蒸气含量下的烟气脱硫实验,利用Bangham和Elovich 2种模型对实验结果进行模拟与比较。实验结果表明,随着水蒸气含量的增加,穿透硫容和时间逐渐增加,并在水蒸气含量为10%时达到最大点,此时硫容为243.0 mg/g。模拟结果表明,2种模型均可以较好地模拟烟气脱硫实验结果,其中Elovich模型具有更高的拟合相关度和准确性。在对Elovich模型加以改进以包含水蒸气影响后,可以更好地描述烟气在不同水蒸气含量下的新型柱状活性炭脱硫情况。     

电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的效果与影响因素

以含氟地下水为研究对象,采用自制电促吸附除氟反应器,开展电增强载铝活性炭纤维吸附除氟的动态实验,研究了不同电压、极板间距、地下水碱度和流速对吸附除氟效果的影响。实验结果表明,在负载炭纤维毡的电极一端加正电,可以提高除氟效果。当电压为1.6 V时除氟效果较好,单位面积炭毡处理达标水量为56.7 L/m2;极板间距设置为4mm时电吸附反应器除氟效果最佳;通过调节pH改变地下水碱度,当地下水pH调节为5.5时,电吸附反应器除氟效果较未调节前提高50%;当采用3对电极板,流速为1.88 m/h时,达到最高表面处理负荷2 073.6 L/(m2.d);探究了反应器的反洗再生方式,并连续进行了吸附再生的动态实验;穿透的反应器以Al2(SO4)3溶液为再生液并采用反向加电1.6 V的方式,可以达到较好的再生效果,实现连续动态运行。     

国产活性炭喷射去除大型城市生活垃圾焚烧发电厂烟气中的二恶英

本研究针对二恶英削减及降低成本选用优质国产活性炭,对一典型城市生活垃圾焚烧发电厂(MSWI)的"活性炭喷射+布袋除尘过滤"系统优化。在实际工况条件下,对3个活性炭投加速率(5、10和15 kg/h)下所获得的二恶英的排放浓度、去除效率及去除特征进行评价。结果发现,(1)选用的活性炭对二恶英具有优越的去除效果,5 kg/h投加速率即可使去除效率达到99.0%,排放浓度下降到低于改用前的1/10,远低于欧盟排放标准;(2)3个投加实验在二恶英的排放浓度、总去除效率、去除特征上并没有表现出显著差异,综合考虑认为,5 kg/h(150 mg/Nm3)是合理的工程应用依据;(3)本研究成功的实验结果说明,选用的活性炭品质能满足工程需求,其表征特点可作为未来活性炭选用的依据,即孔径分布主要集中在2~5 nm之间,属于中孔范围中靠近微孔区域,比表面积大于500 m2/g,比孔容积大于0.2 cm3/g。     

酸碱改性对活性焦烧结烟气脱硫性能的影响

选取一定目数范围的活性焦,用3种酸(HCl、H2SO4和HNO3)、3种碱(KOH、NaOH和NH3·H2O)和酸碱两步(HNO3和KOH)对其进行改性处理,对比这几种方法改性的活性焦对烧结烟气的脱硫性能,实验结果表明,20~40目范围的活性焦脱硫性能最好;HCl改性活性焦的脱硫性能基本无变化,HNO3改性后有促进作用但作用不大,H2SO4改性反而降低了活性焦的脱硫活性;KOH和NaOH溶液改性活性焦对其脱硫性能有很大的提升作用,其中KOH改性效果更好,NH3·H2O改性基本无影响;先KOH后HNO3两步改性的活性焦效果最佳,并且能维持一定时间100%的脱硫效率。     

炼铁烧结除尘灰湿法脱除模拟烟气中的SO2

为了考察炼铁烧结除尘灰作为脱硫剂的效果,研究了湿法脱硫过程中固液比、氧气含量、吸收剂温度、气体流速、进口SO2质量浓度、搅拌强度等影响因素对脱除效率的影响规律。结果表明,最佳反应温度为25 ℃;随着温度升高,SO2溶解度降低,吸收液对SO2吸收能力降低;气体流量增加,SO2在吸收剂中停留时间变短,导致脱除率降低;固液比增加,气固接触概率也随之增大,SO2脱除率也增大;进口SO2质量浓度的提高导致液相中氢氧根消耗加剧,使反应速率减慢,不利于对SO2的去除。同时发现,SO2浓度增加则溶解分数减小,吸收率也会随之降低;搅拌速率的增加使得气泡破碎加剧,增大气液接触面积,使除尘灰充分悬浮在液相中,与溶液中的SO2迅速反应,有利于SO2的吸收。O2含量增加,有利于O2的溶解,增加了化学反应的推动力,有利于SO2吸收反应的进行。除尘灰对含二氧化硫气体具有较好的脱硫效果,有一定的应用前景。