论文总字数：11161字

摘 要

活性炭广泛应用于化工、环保、食品、医药等领域。本文以秸秆沼渣为原料，KOH为活化剂，经炭化、活化、酸洗、水洗、干燥等步骤制备了沼渣基生物炭。详细研究了活化时间、浸渍时间、炭化温度等对活性炭吸附性能的影响。实验结果表明，在浸渍比为25%、炭化时间6h、活化时间1h、活化温度为900℃的条件下，制备的活性炭的吸附性能最佳。

关键词：活性炭，炭化，活化

Abstract：Activated carbon has been widely used in chemical, environmental protection, food, medicine and other fields. In this paper, straw residue as raw material and KOH as activator, the carbonization, activation, pickling, washing, drying and other processes to prepare activated carbon.The effect of impregnation ratio, activation time, immersion time and carbonization temperature on the adsorption performance of activated carbon was studied .The experimental results show that the activated carbon has the best adsorption performance under the conditions of impregnation ratio of 25%, carbonization time of 6 h, activation time of 1 h, and activation temperature of 900℃.

keywords：Activated carbon, Carbonization, Activation

目录

1 前言 4

1.1 活性炭的性质 5

1.2 活性炭的用途 6

2 实验部分 7

2.1 试剂与原料 7

2.2 活性炭的制备工艺 8

2.2.1 炭化 8

2.2.2 活化 9

2.3 活性炭性能测定 9

2.3.1 碘吸附值测定 9

2.3.2 亚甲基蓝吸附值测定 11

2.4活性炭表征 11

3 实验结果与讨论 13

3.1 实验数据 13

3.2 活化温度影响 15

3.3炭化时间影响 16

3.4 活性炭的红外光谱图 17

3.5 活性炭活化得率 18

结 论 19

参考文献 20

致谢 22

1 前言

活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，主要是由木材或焦炭烧成炭再增加其孔隙后制成的。但因为原材料的不可再生性，原料的价格一路上涨，所以寻找新的原料是目前最为迫切的事情。活性炭在工业上用来脱色、使溶液纯净，是一种用途极广的工业吸附剂，同时可以作为催化剂或催化剂载体。医药上用来吸收胃肠中的毒素、细菌，具有很强的吸附性能。化学式：C。现在生物质资源制备活性炭成为了主流，并且越来越被重视。

而在我国，伴随着经济的不断发展，农村生产生活中产生的生物质秸秆资源规模也在不断扩大。根据中国统计年鉴的资料得知，每年产生的农作物秸秆总量为6.8x10⁸t，但是农村劳动力缺乏，广大农民为了抢农时、图省事等原因，越来越多的地区采用就地焚烧的方式处置生物质资源，排放了TSP、PMl0、S0₂、NOx、NH₃、CH₄、EC、OC、VOC、CO等大气污染物^[1]。

这种处理方式不仅浪费生物质资源，而且会排放大量的大气污染物，不仅造成经济上的损失，也对人体产生不利的影响，严重损害人民的生命财产安全。根据《美国国家能源安全条例》^[2]所给出的定义，生物质(Biomass)是指任何可再生的或可循环的有机物质，包括专用的能源作物与能源林木，各种草、水生植物、动物废弃物和其它废弃材料。我国拥有丰富的植物生物质能源,仅农作物秸秆、蔗渣、芦苇和竹子等植物生物质, 总量已超过10亿吨^[3]。生物质能源作为可再生能源, 是目前世界能源消耗总量仅次于煤炭、石油和天然气的第四大能源^[4]。所以我们要充分利用废弃的玉米秸秆，将它变废为宝，同时也减少燃烧秸秆带来的危害。

当前，制备活性炭常用两种方法：物理活化法和化学活化法^[5-6]。物理活化法（两步法），先将原料在一定温度下炭化，再用物理活化剂如二氧化碳、水蒸气在高温环境下活化。总而言之，物理活化法制备方便，对设备材质要求不高，没有设备腐蚀和环境污染问题^[7]。化学活化法在当前的实验中是用KOH为试剂，将原料与KOH以一定的固液比混合。因其制备的活性炭较为容易获得高比表面积的活性炭。

我国农村生产生活中产生的玉米秸秆资源规模也在不断扩大。目前玉米秸秆的利用方式主要是燃烧秸秆当作土肥，但却还不足以被完全利用。所以用玉米秸秆制备高效吸附性能的活性炭，有着很好的前景与可行性。本文以玉米秸秆沼渣为原料，采用KOH活化法制备木质活性炭，最后进行归纳总结。

1.1 活性炭的性质

活性炭：黑色多孔的固体炭质，呈现出块状或粉末状、颗粒状，也存在排列整齐的晶体炭。活性炭绝大部分由碳元素组成，除此之外，还含有两类掺和物: 一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合^[9]。另一类是灰分，它是灰分是活性炭的无机部分^[10]。

1. 吸附性

活性炭的特性是具有发达的孔隙结构和巨大的表面积，当气体（杂质）与之接触时，它们可以被吸附和净化。活性炭的比表面积可以达到500~1700m²/g,其中小孔可占到95%以上，起到主要的吸附作用；中孔和大孔主要作为被吸附物的通道^[11]。假定活性炭的毛细管孔隙是圆筒孔形状，按一定方法计算孔隙的半径大小可分为三类：

表1 活性炭孔径分类

	微孔	中孔	大孔
按IUPAC分	lt;150nm	150-20000 nm	gt;20000nm
按习惯分	lt;1.0 nm	1-25 nm	gt;25 nm

图2 活性炭吸附原理图

图1 活性炭孔隙结构模型图

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：11161字