生物质活性炭制备改性及脱硫性能的研究

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最近,雾霾天气大范围的出现,并且具有持续时间长的特点,而汽车尾气又是雾霾的主要原因之一,所以世界各国对燃料油的硫含量排放标准将会越来越严格。由于吸附脱硫具有操作成本低、零耗氢、十六烷值损失小等优点而被广泛关注。酒糟渣活性炭具有廉价易得、比表面积大、孔径发达的特点而被应用在环境净化领域。本文以酒糟渣为原料在不同条件下制备了酒糟渣活性炭,并对制备出的酒糟渣活性炭进行改性,并以此作为载体制备了一系列的负载型催化剂,并对酒糟渣改性活性炭以及负载后的催化剂的脱硫性能进行评价,以BET、SEM、XRD、FT-IR、TPR以及GC等手段对制备的催化剂进行表征。  首先,采用浓酸炭化法,KOH活化法进行了活性炭的制备。通过正交实验考察了活化温度、活化时间、炭碱比和酒糟渣/KOH质量比对活性炭制备的影响,得出最优制备酒糟渣活性炭的条件为活化温度为800℃、活化时间3h、碱炭比3∶1、酒糟渣/KOH质量比为4,对制备的酒糟渣活性炭进行了SEM、BET、FT-IR、XRD表征,并进行分析。其碘吸附值为2216.3mg/g,亚甲基蓝吸附值为389.40mL/g活性炭。在最优条件下,制备的酒糟渣活性炭性炭颗粒呈不规则状,孔径分布均匀,颗粒表面比较光滑,;孔径分布较集中,主要是微孔和中孔,大孔较少,DFT比表面积为3654.9m2/g,总孔容达到0.88248cm3/g,平均孔径约为2.1nm;表面存在醇羟基、酚羟基、醚基、羧基、酯基等官能团;没有微晶结构,几乎全部为无定形态。  其次,对酒糟渣活性炭载体进行一系列的改性研究,增加了酒糟渣活性炭吸附脱硫化合物的能力。  1、对酒糟渣活性炭进行除灰分处理,将表面的灰分去除,使孔道更多、更大;  2、对酒糟渣活性炭进行了氧化处理,使酒糟渣活性炭的表面酸性基团增多,也就是说使其化学吸附性更强;  3、对酒糟渣活性炭进行负载,通过负载活性组分增加表面活性中心。  实验结果表明:用酸碱法除灰分都可以使酒糟渣活性炭的比表面积、孔容及孔径增大,但是经酸法除灰分后的酒糟渣活性炭吸附脱硫效果更好一些;氧化剂HNO。改性效果较HClO4的改性效果好;当酒糟渣活性炭与HNO3的氧化比例1∶5、氧化温度70℃、氧化时间6h时,改性后的酒糟渣活性炭的比表面积大、孔道分布均匀、孔径大小均一;活性组分ZnO负载到酒糟渣活性炭上,活性炭的吸附活性大大增加,脱硫效率升高;焙烧温度350℃、焙烧时间3h时,酒糟渣活性炭的吸附活性最高,脱硫率可达91%。  最后,采用除灰分、改性后的酒糟渣活性炭作为载体,制备了Ag/AC吸附剂,进行了对模型柴油中苯并噻吩的脱除性能的研究。以硝酸氧化改性后的酒糟渣活性炭为载体负载AgCl所制备的吸附剂脱硫率达89.85%。探讨了AgNO3在酒糟渣活性炭上的吸附行为及金属银对苯并噻吩的吸附脱除机理。
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