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活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

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活性炭由棕榈废弃物制造
文章作者：韩研网络部 更新时间：2019-7-15 15:41:26

快盈VIII　　棕榈废物由于其木质纤维素化学和丰度转很适合制造活性炭，其实在我们研究前已经有几种棕榈废物有过被制成活性炭而用于各种应用。高度多孔的材料可以应用于气体，重金属，化学吸附，水净化，以及作为电化学双层电容器的活性材料。由于预备条件的变化，棕榈废物制成的活性炭在电化学性质方面没有充分的比较。本期我们使用棕榈仁壳，油棕纤维和空果束通过一步物理碳化和活化来产生活性炭，提出了几种活性炭理化特性的对比分析。

　　棕榈废物预处理

　　在环境保护和工业应用中对气体传感和吸附，储能装置和水处理的新型，高效和经济材料有很大的需求。来自农业废弃物的活性炭可调孔径，稳定的热和机械强度使其成为昂贵的石墨烯基材料的合适替代品。活性炭的制造过程使用空果束，油棕纤维和棕榈仁壳分别浸泡在蒸馏水中24小时。然后用CH3COCH3洗涤样品，并在110℃下在烘箱中干燥24小时。图1显示了预处理过程后所有原料的图像。

　　图1：预处理活性炭前体的图像。

　　碳化和活化

　　将三种棕榈废物预处理的样品碳化并通过一步法在700℃下在氩气流下使用管式炉以10℃/min的加热速率活化。当达到700℃的设定温度时，以5L/min的流速代替氮气的氩气流，以活化1小时的保持时间。图2显示了一步物理活化的实验装置的示意图。然后使样品冷却并储存在密闭容器中以避免孔吸附大气气体。

　　图2：一步物理活化的原理图设置。

　　几种活性炭的分析结果

　　FESEM：三种活性炭在不同放大倍数下的显微图像显示在图3中。空果束活性炭样品产生的蜂窝状图案孔隙网络与优化的碳纳米管相似。油棕纤维活性炭上的孔也类似于空果束活性炭的蜂窝图案。然而，与油棕纤维炭和棕榈仁壳炭相比，空果束炭中的孔网络更加突出和发展。棕榈仁壳活性炭样品显示出很少的隧道孔，并含有阻塞毛孔的可见微块。发达的多孔网络表明可以沉积吸附物或离子的高表面积。

　　图3：不同放大倍数下观察到的三种活性炭。

　　CHNS分析：在碳化和活化之前分析预处理活性炭的元素组成。图4显示了预处理样品的定量元素分析的图示。碳是所有样品中最突出的元素，棕榈仁壳，空果束和油棕纤维分别为48.55%，47.78%和47.05%。空果束含有7.03%的氢和1.36%的氮。油棕纤维含有6.58%的氢，1.73%的氮，而棕榈仁壳含有6.26%的氢和1.05%的氮。对于所有活性炭样品，硫含量不太重要，因为它们含量低于1%。

　　图4：预处理活性炭的元素组成。

　　BET表面积和孔径分布：所述吸附物在物理吸附过程中使用是氮气。吸附和解吸等温线用于估计每个活性炭的表面积和孔分布。图5显示了三种活性炭的等温线图。在低相对压力下在所有样品上观察到开放式II型滞后曲线。据说，当前体碳化过程中不完全燃烧导致孔隙收缩时，这种开口性和低相对压力下的低吸附性随着相对压力的增加而增加]。

　　图5：活性炭的氮吸附和解吸等温线。

　　通过一步物理活化技术从资源丰富的棕榈仁壳，油棕纤维和空果束中制造活性炭。结果表明，所有原料都具有高百分比的固定碳，这有助于转化成活性炭。由这些起始材料衍生的无定形活性炭的生理化学性质包括元素组成，孔的宽蜂窝网络，高表面积和表面官能团。这些特性使材料适用于气体，重金属和化学吸附，废水处理和电化学双层电容器的活性材料 。因此，通过将它们用作用于不同应用的活性炭制造的起始材料，可以从废弃且对环境具有污染的废物中获得经济优势。

文章标签：椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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