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氨水浓度对果壳活性炭有哪些影响?

2021-03-23 14:39:20

果壳活性炭是活性炭的一种,顾名思义,就要用各种果壳为原材料制成的活性炭。主要作用是对各种工业污染气体进行净化处理,能有效吸附气体、有机色素及胶态物质,广泛应用于化学工业、食品工业和环保等领域。但是在利用果壳制作为活性炭的过程中,由于其孔径分布不均匀,比表面积较小,需要对其进行改性处理,而常用的改性方法为氨水化学改性。氨水具有较好的还原性,不同浓度的氨水对果壳活性炭处理效果也不同。下面,哈尔滨液氨小编为大家分析一下氨水浓度对果壳活性炭有哪些影响吧。

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一、氨水浓度对果壳活性炭表面形貌的影响

在一定范围内,随着氨水浓度的增加,果壳活性炭表面的腐蚀程度不断加强,所得到的沟槽结构随之发生变化。

改性前,果壳活性炭表面有较多碎屑,部分碎屑直接填充在孔洞里面。

在5%氨水改性后,活性炭表面碎屑明显减少并发生内凹,出现大量沟槽,这些沟槽里又分布着大量孔洞,这些孔洞是微晶碳被不断烧失,新旧孔隙频繁交替的产物,而且分布比较均匀,孔径约为1.1μm。

当氨水浓度提高至10%,改性后的活性炭表面杂质进步减少,沟槽呈明显的均匀分布,孔洞边缘形貌更为清晰,孔径大小均匀性较5%氨水改性样品稍差,可以看到“孔中带孔”的现象,孔洞并不完全通透,里面还有一层孔洞,可明显增加活性炭的比表面积。

而在15%氨水改性后,活性炭表面形貌及结构发生显著改变,碱性增强后沟槽遭到更严重的腐蚀,结构几乎消失,而孔洞则呈均匀分布,孔径明显减小,约为0.9μm。

经过20%氨水改性后,内凹加深,重新获得较为完整的沟槽结构,孔洞分布较为均匀,尺寸则进步变小,约为0.6μm。

出现上述现象的原因主要是由于氨水对果壳活性炭表面有一定的腐蚀作用,能腐蚀活性炭表面的孔壁。

氨水

二、氨水浓度对果壳活性炭微孔结构的影响

在实际应用中,通常是利用活性炭的微孔结构来实现其吸附功能。因此,对于改性后的活性炭来说,测定不同氨水浓度对果壳活性炭微孔结构的影响尤为重要。

10%浓度的氨水溶液改性后,孔容增至0.077 3 cm'/g,达到至大。这是因为改性后随着微晶碳被不断烧失,新旧孔隙频繁交替,而微孔的直径变化并不是很明显,只是孔洞向内凹陷,造成了孔容的增加。并且在氨水浓度为10%时,活性炭的比表面积达到至大。

当且仅当氨水浓度为10%时,改性后的活性炭表面内凹明显,微孔结构发达,呈现出“孔中带孔”的现象,此时比表面积达到至大。而在其他浓度下,活性炭表面并未出现这一现象,说明10%浓度氨水所形成的“孔中带孔”结构对活性炭比表面积有一定的影响。

当氨水浓度为5%和15%时,比表面积较改性前有所下降,因为在氨水浓度较低时,活性炭表面杂质减少,而杂质本身也具备一定的表面积,并且此时的活性炭内凹不完全,且新的微孔还未完全形成,造成比表面积下降。

在氨水浓度为20%时,活性炭表面存在明显大小不一的凹陷,导致比表面积下降。

三、氨水浓度对果壳活性炭吸附性能的影响

果壳活性炭的吸附性能随氨水浓度变化而变化。

在改性前,活性炭吸附率为78.81%,在氨水浓度为5%时,虽然活性炭有内凹,但是由于孔洞分布不均,碱性官能团增加不明显,导致吸附效果无明显提高,仅为70.09%。

当氨水浓度进一步提高,改性后的果壳活性炭吸附率比改性前有明显提高,分别达到86.91%和86.54%。这是因为活性炭表面发生中和反应导致酸性官能团降低,亲水性降低,而苯酚为疏水性且呈弱酸,在中性条件下表现为带负电荷。因此,改性后的活性炭更有利于苯酚吸附。

而当氨水浓度增加到20%时,活性炭对苯酚的吸附率为84.52%,略微下降。这可能是凹槽宽度增加,导致整个活性炭表面相比于之前的样品比表面积下降,从而使苯酚的吸附率有所下降。


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