不同活化温度下的三组代表性木质活性炭样品,木质活性炭 竞争,进行N2吸附-脱附等温线实验。由实验结果可知,三种温度下所制备活性炭的N2吸附等温线属于Ⅲ类吸附等温线,表明制备木质活性炭含有大量的中孔,且吸附脱附曲线间有明显回路,这是由于N2分子在中孔中发生了毛细凝聚产生的;且随着活化温度的升高,吸附等温线的起始纵坐标逐渐提高,表明活性炭的微孔量数量增加,比表面积逐渐增大。由BET计算可得700℃为406㎡/g,750℃为800㎡/g,800℃为948㎡/g。由BJH理论计算中孔比表面积可知,700℃为86㎡/g,750℃为238㎡/g,800℃为296㎡/g。
由此知较佳条件下制备木质活性炭的总比表面积为948㎡/g,其中中孔比表面积为296㎡/g,木质活性炭生产设备,平均孔径为3.76nm。此外,活性炭的亚methyl group蓝吸附值与活性炭的比表面积在实验条件下,呈现出正比例的关系,表明实验选择亚methyl group蓝吸附值作为活性炭的性能评判标准,具有一定的合理性与科学性。
影响木质活性炭吸附的主要因素
①活性炭吸附剂的性质、其表面积越大,吸附能力就越强; 活性炭是非极性分子,易于吸附非极性或极木质活性炭性很低的吸附质;活性炭吸附剂颗粒的大小,细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。
②吸附质的性质 取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等
③废水PH值、活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。PH值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响,从而影响吸附效果。
④共存物质、共存多种吸附质时,活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差
⑤温度、温度对活性炭的吸附影响较小
⑥接触时间、应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间,使吸附接进平衡,充分利用吸附能力。
木质活性炭是由锯末、果壳等林产“三剩物”为原料制造的活性炭产品,煤质活性炭是由煤炭为原料制造的活性炭产品。由于生产原料不同,木质活性炭与煤质活性炭在生产工艺、技术特点、产品特性等诸多方面存在不同,从而影响到应用领域也相对有所区分,木质活性炭,具体来讲:
1、在液相吸附领域:煤质活性炭含有的金属和灰分较大,产品纯度相对较低,并且由于主要采用物理法生产,孔隙主要为微孔,适宜小分子吸附,应用范围相对较窄,一般被用于液相吸附中的石化、冶金、印染、污水处理等工业领域;而木质活性炭的灰分低、杂质少、易提纯,化学法生产工艺下容易调整活性炭的孔隙分布结构,微孔、中孔均发达,应用广泛,尤其在食品饮料等对吸附性能要求较高、对产品安全性要求较高的领域应用,是煤质活性炭无法替代的。
2、在气相吸附领域:煤质活性炭的产品强度较大且便于回收利用,因而经常被用作气相吸附;木质活性炭强度较低,传统上不用于气相吸附,但是,随着技术的进步和生产工艺的改进,木质活性炭的应用目前也已经扩大至一些新兴的气相吸附领域如油气回收,家用空气净化等,并且随着人们对健康、环保重视程度的提高,木质活性炭 风险,其在气相吸附领域的应用空间将进一步增长。
3、从长期趋势来看:煤质活性炭资源有限且生产过程中大量增加二氧化碳排放量,因此产品价格受原料及环保成本推动呈上涨趋势;而木质活性炭因主要原料为林产“三剩物”,可再生利用,且价格因技术进步可望趋于相对下降,因此木质活性炭的长期竞争优势高于煤质活性炭。
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