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基于绿色活化剂的废旧活性炭再生及其应用

文献类型:学位论文

作者E. O. FAGBOHUN
答辩日期2022-06-01
文献子类硕士
授予单位中国科学院过程工程研究所
导师崔彦斌
关键词废旧活性炭,再生,活化剂,吸附,储氢
英文摘要

活性炭具有比表面积高、吸附效果优异等优点,广泛应用于污水处理和气体净化等领域,但活性炭吸附污染物后若处理不当易造成二次污染。因此,开发废旧活性炭高效再生技术可避免二次污染的生成,且有利于环境保护和资源的循环利用。目前广泛使用的废旧活性炭热再生技术碳损失严重,且再生活性炭比表面积较低。化学再生法所使用的强酸/强碱活化剂(如KOH)具有强腐蚀性,不利于环保,限制了化学再生法的应用。本论文将热再生和化学再生相结合以实现废旧活性炭的高效再生,主要研究内容包括:考察了不同活化剂对再生活性炭的影响。我们研究了来自制药和食品加工厂的两种废活性炭(SAC1和SAC2)的再生。工业中最常用的活化剂由于其腐蚀性和需要用酸/碱进行后处理而具有成本和环保限制。根据NFPA代码704:应急响应材料危害识别标准系统,这项工作中研究的活化剂是绿色化学品,如K2CO3,KCl和K2CO3-KCl。废旧活性炭SAC1和SAC2的SBET分别为 592和3 m² g-1。仅使用K2CO3再生时,SAC1在850oC再生后形成大量微孔和少量介孔,SBET增加至1592 m²g-1。SAC2在950oC再生后生成大量介孔和微孔,SBET增加到1802 m²g-1。当采用K2CO3-KCl作为活化剂进行再生时,SAC1经900oC热处理后SBET增至1830 m²g-1,SAC2在950oC热处理下SBET为1703m²g-1。同时,K2CO3-KCl混合活化使RAC1和RAC2的收率由70.60 %和34.56%分别提升至72.50%和35.30%。仅使用KCl再生时,SAC1的SBET增加至865 m²g-1,而SAC2的SBET增至199 m²g-1。将所得高比表面积再生活性炭用于甲基橙(MO)吸附,根据Langmuir 模型计算,RAC1和RAC2对MO的最大吸附量(Qm)分别为733.73和755.73mg g-1。经过5次吸附-再生循环后,RAC1和RAC2的Qm分别为577.66 mg g-1和567.63 mg g-1,且经多次循环使用后二者SBET依然为1122 m²g-1和1101 m²g-1。 利用不同再生活性炭进行储氢研究,850oC再生处理的RAC1(850KKRAC1)在298 K时的最高氢气吸附量为0.52 wt%,这是由于RAC1的平均孔径(1.895 nm)相较于RAC2的平均孔径(2.201 nm)更。并对不同再生活性炭(RAC1和RAC2)的电化学性能进行了考察,RAC1的比电容高于RAC2的比电容。如电流密度为 1 A/g, RAC1比电容为136 F/g,而RAC2比电容为136 F/g。

语种中文
源URL[http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/60987]  
推荐引用方式
GB/T 7714
E. O. FAGBOHUN. 基于绿色活化剂的废旧活性炭再生及其应用[D]. 中国科学院过程工程研究所. 2022.

入库方式: OAI收割

来源:过程工程研究所

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