氫氧化鉀制作高端活性炭催化劑    

       氫氧化鉀為活化劑制備高性能活性炭。采用3因素3水平正交試驗設(shè)計法考察活化溫度、活化時間以及浸漬時間對產(chǎn)品吸附性能的影響。在*條件下，料液比1：4，浸漬時間1h,活化度900 ℃和活化時間90 min。制得的活性炭具有發(fā)達的微孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積高達2 4 1 5m2／g。
活性炭具有發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，可以通過采用不同孔隙結(jié)構(gòu)的活性炭來吸附化學物質(zhì)，因而使用方便、效果良好。活性炭廣泛用于冶金、醫(yī)藥、食品、環(huán)保和軍事等領(lǐng)域【1-5】。隨著工業(yè)的發(fā)展，對活性炭的吸附性能要求也來越高，也越來越專業(yè)化。制備高比表面積活性炭通常采用堿金屬和堿土金屬為活化劑，由于國內(nèi)的林木和煤礦的資源很 為限，如何尋求廉價而豐富的原料替代木材和煤炭是目前活性炭制備領(lǐng)域急需解決問題。開發(fā)高性能活性炭和降低成本已經(jīng)成為當前活性炭工業(yè)發(fā)展的方向之一。

氫氧化鉀制備的活性炭化劑所屬高性能活性炭。
1   實驗
1 原料及試劑：
      原料煤質(zhì)柱狀活性炭【嵩山牌】，經(jīng)元素分析組成C為47．48％，H為5．96％。實驗所用分析純氫氧化鉀、亞甲基藍、鹽酸等均由上海試劑廠生產(chǎn)。
2、制備方法：
經(jīng)分樣篩選取粒經(jīng)4.0mm煤質(zhì)活性炭，在110℃的烘箱中烘2 h，冷卻后置于廣口瓶中備用。將氫氧化鉀和煤質(zhì)活性炭按料液比l：4(活性炭與活化劑比)混合均勻，在回轉(zhuǎn)式電阻爐中采用智能溫控儀控制溫度，以一定的流量通入N2，以1 0℃／min加熱至所確定的活化溫度，活化一定的時間，結(jié)束活化冷卻至室溫后，關(guān)閉氮氣。制得的樣品用0．5 mol／L的HCl在50～80℃下不斷地攪拌加熱1h，再用熱的蒸餾水洗滌過濾，用0.1mol/L的硝酸銀溶液滴加洗滌液不變渾濁，同時用pH試紙測定，當洗滌液的pH值為6~7時，洗滌結(jié)束。樣品在110℃的烘箱中干燥2h,迅速取出置于干燥囂中，冷卻。
3、產(chǎn)品性能表征
碘值﹙mg/g﹚和亞甲基藍脫色力﹙mL/g﹚：按《木質(zhì)活性炭試驗方法》﹙GB/T 12496.1-22-1999﹚測定。
    比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)：采用美國的ASAP2010自動物理吸附儀在77K液氮下測定。用BET方程計算比表面積；用D-R方程計算總孔容；孔徑分布幅H-K法獲得。
 
*工藝條件，減少浸漬時間可以提高生產(chǎn)效益，浸漬時間越少對于生產(chǎn)過程越有利。所以綜合考慮兩個指標的影響效果，浸漬時間1h,活化溫度900℃，活化時間為90min。
 試驗優(yōu)化
由正交試驗結(jié)果分析得出的*工藝條件的組合不在9個試驗中，所以需要進行進一步驗證。在浸漬時間1h、活化溫度900℃、活化時間90min條件下進行10號樣品的試驗。試驗結(jié)果為：碘值1969mg/g，亞甲基藍脫色力600mg/g。由試驗結(jié)果可知，正交試驗分析結(jié)果是正確的。
表面積和孔隙結(jié)構(gòu)
以氫氧化鉀為活化劑投籃的活性炭以其微孔發(fā)達而著稱。以煤質(zhì)柱狀活性炭為原料氫氧化鉀法制得的活性炭樣品7#和10#的比表面積和各種孔容大小列于表2中。顯然，10#活性炭樣品比7#活性炭樣品具有更多的微孔容，而中孔容少些，從而前者的比表面積必然要比后者大，總孔容比后者小。采用氫氧化鉀活化法制備的竹活性炭*的比表面積可以達到2415m2/g,平均孔徑2.01nm。
2.4 活性炭微孔分布
活性炭樣品7#和10#的孔直徑和孔容積之間的關(guān)系，可以看出，兩個樣品的孔直徑在0.8nm以下基本不存在，孔直徑主要分布在0.83~1.6nm、0.83~1.3nm。
由微分曲線可以看出，樣品7#中孔容增加*快是在孔直徑0.87nm左右，直徑0.83~1.5nm孔都有較大含量，1.6nm以上斜率為一水平線；樣品10#則在0.85nm左右增長迅速，隨后急劇下降，到達1.4nm之后趨于一直線。還可以看到樣品10#比樣品7#的孔直徑分布范圍較窄，孔容積也較大。因而，樣品10#比7#要好。這與其對碘和亞甲藍的吸附性能相吻合。
以廢木料氫氧化鉀浸漬活化劑，可以制得高性能的活性炭。
*的制備工藝為料液比1：4，浸漬時間1h，活化溫度900℃，活化時間90min，混合均勻后直接炭化、活化。
  氫氧化鉀法制得活性炭具有較高的碘值和亞甲基藍吸附值，比表面積高達2415m2/g，微孔含量發(fā)達，孔徑分布較窄，平均孔子徑為2.01nm。

       KOH浸漬的粒狀活性炭,以少量Na_3PO_4為潤濕劑,對低濃度H_2S具有頗好的動態(tài)吸附性能,特別是在高相對濕度下。若以PO試劑代替Na_3PO_4,這一吸附性能將會提高至新水平。濾毒罐試驗證實:若用粒度較小的活性炭作為基質(zhì),同樣浸漬以KOH和PO試劑,卻顯示比使用Na_3PO_4的浸漬炭好得多的吸附低濃度H_2S的能力。KOH浸漬炭的優(yōu)點是,能以較高的速度吸附H_2S

          以煙桿為原料,氫氧化鉀為活化劑,采用一步炭化法制備了活性炭。采用正交實驗研究了對活性炭得率和吸附性能的影響的主要因素,*了*工藝條件,所制活性炭碘吸附值為1198.27 mg/g,亞甲基藍吸附值為國家甲等品標準的3倍。還測定了該活性炭的氮吸附等溫線,通過H-K方程和密度函數(shù)理論表征了活性炭的孔結(jié)構(gòu),其結(jié)果與電子探針和透射電鏡分析的活性炭微觀結(jié)構(gòu)相一致

          以獨山子石油焦為原料,氫氧化鉀為活化劑,采用微波法制備活性炭。主要考察了劑料比、微波功率、輻照時間等因素對活性炭收率、活性炭吸附性能及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)等方面的影響。結(jié)果表明:隨著劑料比的增加,活性炭的比表面積、總孔容和微孔孔容都逐漸增大。隨著微波功率的增加,活性炭的收率逐漸降低,苯吸附值和碘吸附值都是先增大后減小,峰值分別出現(xiàn)在1.2kW和1.3kw。微波輻照時間的增加,活性炭的苯吸附值和碘吸附值隨之增加,輻照時間為15min時達到*值,大于15min,苯吸附值和碘吸附值略有下降后逐漸趨于平緩。在考察的范圍內(nèi),微波加熱法制備活性炭的*工藝條件是劑料比為4:1,微波功率為1.2~1.3kW,微波輻照時間為15min,此時活性炭比表面積可達1583.606m<,2>/g,總孔容達0.884cm<,3>/g。