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      氨水濃度對果殼活性炭有哪些影響?

      2019-12-23 15:58:35

      果殼活性炭是活性炭的一種,顧名思義,就要用各種果殼為原材料制成的活性炭。主要作用是對各種工業污染氣體進行凈化處理,能有效吸附氣體、有機色素及膠態物質,廣泛應用于化學工業、食品工業和環保等領域。但是在利用果殼制作為活性炭的過程中,由于其孔徑分布不均勻,比表面積較小,需要對其進行改性處理,而常用的改性方法為氨水化學改性。氨水具有較好的還原性,不同濃度的氨水對果殼活性炭處理效果也不同。下面,哈爾濱液氨小編為大家分析一下氨水濃度對果殼活性炭有哪些影響吧。

      哈爾濱液氨

      一、氨水濃度對果殼活性炭表面形貌的影響

      在一定范圍內,隨著氨水濃度的增加,果殼活性炭表面的腐蝕程度不斷加強,所得到的溝槽結構隨之發生變化。

      改性前,果殼活性炭表面有較多碎屑,部分碎屑直接填充在孔洞里面。

      在5%氨水改性后,活性炭表面碎屑明顯減少并發生內凹,出現大量溝槽,這些溝槽里又分布著大量孔洞,這些孔洞是微晶碳被不斷燒失,新舊孔隙頻繁交替的產物,而且分布比較均勻,孔徑約為1.1μm。

      當氨水濃度提高至10%,改性后的活性炭表面雜質進步減少,溝槽呈明顯的均勻分布,孔洞邊緣形貌更為清晰,孔徑大小均勻性較5%氨水改性樣品稍差,可以看到“孔中帶孔”的現象,孔洞并不完全通透,里面還有一層孔洞,可明顯增加活性炭的比表面積。

      而在15%氨水改性后,活性炭表面形貌及結構發生顯著改變,堿性增強后溝槽遭到更嚴重的腐蝕,結構幾乎消失,而孔洞則呈均勻分布,孔徑明顯減小,約為0.9μm。

      經過20%氨水改性后,內凹加深,重新獲得較為完整的溝槽結構,孔洞分布較為均勻,尺寸則進步變小,約為0.6μm。

      出現上述現象的原因主要是由于氨水對果殼活性炭表面有一定的腐蝕作用,能腐蝕活性炭表面的孔壁。

      氨水

      二、氨水濃度對果殼活性炭微孔結構的影響

      在實際應用中,通常是利用活性炭的微孔結構來實現其吸附功能。因此,對于改性后的活性炭來說,測定不同氨水濃度對果殼活性炭微孔結構的影響尤為重要。

      10%濃度的氨水溶液改性后,孔容增至0.077 3 cm'/g,達到至大。這是因為改性后隨著微晶碳被不斷燒失,新舊孔隙頻繁交替,而微孔的直徑變化并不是很明顯,只是孔洞向內凹陷,造成了孔容的增加。并且在氨水濃度為10%時,活性炭的比表面積達到至大。

      當且僅當氨水濃度為10%時,改性后的活性炭表面內凹明顯,微孔結構發達,呈現出“孔中帶孔”的現象,此時比表面積達到至大。而在其他濃度下,活性炭表面并未出現這一現象,說明10%濃度氨水所形成的“孔中帶孔”結構對活性炭比表面積有一定的影響。

      當氨水濃度為5%和15%時,比表面積較改性前有所下降,因為在氨水濃度較低時,活性炭表面雜質減少,而雜質本身也具備一定的表面積,并且此時的活性炭內凹不完全,且新的微孔還未完全形成,造成比表面積下降。

      在氨水濃度為20%時,活性炭表面存在明顯大小不一的凹陷,導致比表面積下降。

      三、氨水濃度對果殼活性炭吸附性能的影響

      果殼活性炭的吸附性能隨氨水濃度變化而變化。

      在改性前,活性炭吸附率為78.81%,在氨水濃度為5%時,雖然活性炭有內凹,但是由于孔洞分布不均,堿性官能團增加不明顯,導致吸附效果無明顯提高,僅為70.09%。

      當氨水濃度進一步提高,改性后的果殼活性炭吸附率比改性前有明顯提高,分別達到86.91%和86.54%。這是因為活性炭表面發生中和反應導致酸性官能團降低,親水性降低,而苯酚為疏水性且呈弱酸,在中性條件下表現為帶負電荷。因此,改性后的活性炭更有利于苯酚吸附。

      而當氨水濃度增加到20%時,活性炭對苯酚的吸附率為84.52%,略微下降。這可能是凹槽寬度增加,導致整個活性炭表面相比于之前的樣品比表面積下降,從而使苯酚的吸附率有所下降。


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