改性杏壳活性炭的制备、表征及其吸附乙烯性能

摘要

以杏壳活性炭(AC)为原料,系统地研究了改性剂(硝酸银、硝酸铜、双氧水-硝酸铜)、改性条件(AC粒度、浸溃时间、焙烧时间、焙烧温度)对改性活性炭吸附乙烯性能的影响.采用ESEM-EDS、FT-IR、XPS等手段对改性活性炭的结构、表面化学成分等进行分析,并初步探讨了改性活性炭吸附乙烯的机理.研究结果表明用15％双氧水先氧化预处理后再用2％硝酸铜作改性剂时活性炭改性效果最好;活性炭改性时,活性炭粒度、焙烧时间和焙烧温度对改性活性炭乙烯吸附性能的影响较大,而浸渍时间的影响较小.在15％双氧水氧化预处理、改性剂为2％硝酸铜、活性炭粒径0.38 ～0.83 mm、浸渍时间6h、焙烧温度400℃、焙烧时间4h条件下制得改性活性炭(H2O2-Cu-AC)对乙烯的吸附量为0.163 g/g,比AC(0.069 g/g)提高了136.23％;H2O2-Cu-AC中活性组分铜能相对均匀地分散在活性炭的表面和孔隙内部,改性剂引起了活性炭孔隙结构和表面官能团的变化,比表面积由AC的1 047.50 m2/g下降到1 012.65 m2/g,总孔容积由AC的0.467 1 cm3/g下降到0.434 7 cm3/g,孔径向较宽方向分布,其中＜ 10 nm的孔径分布占比由58.16％下降到53.95％,10～20 nm的孔径分布占比由18.01％上升到19.10％,＞20 nm的孔径分布占比由23.83％上升到26.94％.其含氧官能团增加,C1、C3、C5降低,其中,C1峰面积占比由77.468％降低到76.827％,C3峰面积占比由6.684％降低到5.675％,C5峰面积占比由0.844％降低到0.749％;C2、C4增加,其中C2峰面积占比由13.514％增加到15.225％,C4.峰面积占比由1.490％增加到1.524％.