【摘 要】
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VOCs是对人体和环境都有害的空气污染物,需要进行净化,活性炭吸附是常用的净化方法。以废弃榛子壳为前驱体,采用不同活化策略制备活性炭,调控活性炭的孔结构及表面性质,并探究了活化方法和活化温度对活性炭VOCs吸附性能的影响,以及活性炭的结构、表面性质与VOCs吸附性能的构效关系。结果表明,H3PO4法制备的活性炭介孔体积大,且炭结构缺陷较少,吸附位点较少;KOH法活化的活性炭的微孔体积较大,孔径集中
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VOCs是对人体和环境都有害的空气污染物,需要进行净化,活性炭吸附是常用的净化方法。以废弃榛子壳为前驱体,采用不同活化策略制备活性炭,调控活性炭的孔结构及表面性质,并探究了活化方法和活化温度对活性炭VOCs吸附性能的影响,以及活性炭的结构、表面性质与VOCs吸附性能的构效关系。结果表明,H3PO4法制备的活性炭介孔体积大,且炭结构缺陷较少,吸附位点较少;KOH法活化的活性炭的微孔体积较大,孔径集中在0.5~0.7nm,不利于VOCs分子吸附位点的有效利用。H3PO4-KOH分步活化法在850℃下制备了具有高比表面积,孔径集中在0.5~1nm的宽微介孔分布,且炭结构高度无序并含有丰富缺陷位的活性炭,为VOCs的吸附提供了充足的吸附位点,并提高了吸附位点的利用率,相比于H3PO4与KOH活化法制备的活性炭,对VOCs的饱和吸附量显著提升。另外,H3PO4-KOH分步法制备的活性炭的表面官能团与杂原子含量较低,极性较低,对非极性VOCs的吸附量远大于极性VOCs。因此,H3PO4-KOH分步活化策略是制备具有高比表面积、高VOCs吸附性能活性炭的最优策略与方案。乙烯在国民经济中扮演着重要角色,乙烯和乙烷的分离是乙烯生产过程中的一个重要步骤。吸附分离作为一种有效且经济的分离乙烯和乙烷的方法,引起了更多的关注。活性炭作为一种优良的吸附剂,负载了过渡金属离子以后,可以通过π络合反应来提高吸附剂对乙烯的吸附选择性。在本论文中,以三种活化策略(H3PO4、KOH、H3PO4-KOH)制备的活性炭为载体,通过负载Cu Cl2并高温还原,获得负载Cu+的π络合吸附剂。结果显示,与其它两种方法制备的活性炭相比,H3PO4-KOH活化制备的活性炭由于其高比面积和更宽的孔径分布,更有利于Cu+的分散和负载。当活性炭中负载的Cu Cl2的量达到60wt%、热还原温度为400℃、热还原时间为5h时,在298K时对乙烯的吸附量可以达到1.27mmo L/g,对乙烯的选择性达到5.44~9.13。并且π络合吸附剂在经过四次循环再生使用后,对乙烯的吸附量仍能保持在初始吸附能力的80.86%。因此以H3PO4-KOH法制备的活性炭为载体,通过改变负载Cu+的工艺条件,获得了一种低成本的π络合吸附剂,并有效提高了乙烯的吸附选择性。
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