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化工学报 2011年第1期62卷 111-118页

作者：潘能婷苏展军莫家乐奚红霞夏启斌李忠华南理工大学化学与化工学院广东广州510640

微波再生技术被广泛认为是一种高效、节能的绿色再生技术。本文通过引入高热导率物质——膨胀石墨制备出新型微波适应型复合活性炭,解决目前活性炭在微波脱附过程中存在的温度梯度问题,同时开发VOCs活性炭吸附-微波再生技术。结果表明,... 详细信息

微波再生技术被广泛认为是一种高效、节能的绿色再生技术。本文通过引入高热导率物质——膨胀石墨制备出新型微波适应型复合活性炭,解决目前活性炭在微波脱附过程中存在的温度梯度问题,同时开发VOCs活性炭吸附-微波再生技术。结果表明,制得的复合活性炭具有与普通商业活性炭相当的吸附性能,且其热导率提高6倍。同时,其甲苯脱附活化能为18.08kJ·mol-1,低于其在商业活性炭上的微波脱附活化能(24.84kJ·mol-1)25%以上;相同微波功率下,其脱附床层温度低于实验室制备的普通活性炭10～30℃。所制备的高热导率复合活性炭不仅具有良好的吸附性能,而且具有很好的微波适应性。

关键词：微波适应型复合活性炭微波脱附热导率脱附活化能 VOCs

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新型微波适应型复合活性炭的制备及其微波再生性能研究

新型微波适应型复合活性炭的制备及其微波再生性能研究

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作者：潘能婷华南理工大学

学位级别：硕士

由于微波具有特殊的体加热方式和不需媒介就能对物质进行选择性快速加热的特点,被认为是一种高效、节能的绿色再生技术。但是现有吸附剂对微波再生技术的适应性极大地制约了微波再生技术的发展。尤其是对于目前最常用的活性炭类吸附材料... 详细信息

由于微波具有特殊的体加热方式和不需媒介就能对物质进行选择性快速加热的特点,被认为是一种高效、节能的绿色再生技术。但是现有吸附剂对微波再生技术的适应性极大地制约了微波再生技术的发展。尤其是对于目前最常用的活性炭类吸附材料,这类材料的不良导热性导致热量不能快速均匀地传递到整个吸附床层,从而在吸附剂床层内部产生较大的温度梯度,这种温度梯度的存在不仅会极大地削弱微波脱附过程的快捷性、均匀性和高效性;而且在氧气气氛下还会由于热量的过度堆积,导致活性炭局部过热。针对上述由于温度梯度带来的技术瓶颈问题,本项目拟通过引入高导热系数物质---膨胀石墨,制备出新型微波适应型复合活性炭,解决目前活性炭在微波脱附过程中存在的导热缺陷问题,同时开发VOCs活性炭吸附-微波再生技术。本文以核桃壳粉末作为炭源,以ZnCl2作为活化剂,将膨胀石墨添加到核桃壳粉末与ZnCl2的浸渍混合物中,再经高温活化制备得到微波适应型复合活性炭。微波适应型复合活性炭的最佳制备条件为活化温度600℃,活化时间5h,核桃壳粉末与氯化锌质量比为1:3。当膨胀石墨含量为25%时,复合活性炭的导热系数较普通活性炭提高了约6倍,比表面积达到947 m2/g,微孔孔容为0.318 cm3/g,和商业活性炭SY-6的孔结构参数相当。本文利用IGA003重量吸附仪测定了甲苯、甲醇在微波适应型复合活性炭(AC-ENG)上的吸附等温线,并利用Langmuir吸附等温方程、Freundlich吸附等温方程、Langmuir-Freundlich吸附等温方程和Toth吸附等温方程对甲苯、甲醇在AC-ENG上的吸附等温线实验数据进行拟合。结果表明,AC-ENG对甲苯和甲醇的最大吸附量都约为500mg/g,说明微波适应型复合活性炭AC-ENG对甲苯和甲醇都具有良好的吸附能力。Langmuir-Freundilich方程能够较好地拟合微波适应型活性炭对甲苯的吸附实验数据,而Toth方程很好地拟合活性炭对甲醇的吸附实验数据。以膨胀石墨含量为25%的微波适应型复合活性炭(AC-ENG-25)、实验室制备的普通活性炭(AC)和商业活性炭(SY-6)为吸附剂,以甲苯、苯、甲醇为吸附质,考察其脱附流出曲线、床层温度变化曲线、脱附活化能等。结果表明,在微波辐射下,VOCs在微波适应型复合活性炭中不仅比在商业活性炭中脱附得更为彻底,而且微波适应型复合活性炭AC-ENG床层的温升幅度小于实验室制备的普通活性炭AC和商业活性炭SY-6床层的温升幅度,在360W～600W微波功率下,AC-ENG床层温度低于普通活性炭10～30℃;VOCs在微波适应型复合活性炭AC-ENG上的微波辐射脱附活化能小于在实验室制备的普通活性炭AC和商业活性炭SY-6上的微波辐射脱附活化能。其中,甲苯在微波适应型复合活性炭上的脱附活化能为18.08kJ/mol,低于商业活性炭的微波脱附活化能(24.84 kJ/mol)25%以上;苯在微波适应型复合活性炭上的微波脱附活化能为(28.79 kJ/mol),小于苯在商业活性炭上的脱附活化能(35.50 kJ/mol)18%以上。而且,经过九次微波辐射再生之后,微波适应型复合活性炭不仅能够保持原有的吸附容量,而且其比表面积和微孔孔容也有一定增加。说明了微波适应型复合活性炭具有良好的微波适应性。

关键词：微波适应型复合活性炭微波脱附导热系数脱附活化能 VOCs

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