活性炭 和纯碳粉的热分析曲线

　　活性炭 和纯碳粉的热分析曲线，摘要: 为了研究 活性炭 热解对孔结构，表面微观结构，采用恒温氮吸附脱附、扫描电镜和热重-红外光谱等方法对蒸汽活化法制备的煤 基柱状活性炭 的形态特征和化学性质进行了分析。

　　结果表明 :活性炭 孔径以微孔为主，占孔径的 %，孔径分布在4nm以内; 采用30 K/min的升温速率，比较了 活性炭 和碳粉的热红外曲线，并且排除了碳体自身热解的影响，消除了 活性炭 其官能团在不同温度下热解释放的气体，间接获得了表面官能团的羧基、羰基、羟基、醚键等。在800 ℃ 条件下，活性炭 中的 碳元素 与热解产生的气体发生反应，从而改变了其孔结构。活性炭 热解前后碘和 亚甲蓝值 的变化表明，高温热解会增加孔隙率，减少微孔，中孔数量略有增加，而热再生温度不应超过1000 ℃。

　　其结构复杂，孔隙结构丰富，不同 于金刚 石的碳原子排列规则，微晶碳排列不规则，类似于石墨的结晶。化学稳定性高，机械强度好，吸附饱和后可循环利用能。广泛应用于气液两相净化、脱色处理、溶剂回收、电容器电极材料等领域。

　　国内 活性炭 年产量约为600,000吨，用于水处理的领域超过50%。主要用于去除水中的有机污染物。这些有机吸附剂含有不同类型的官能团，并且 活性炭 表面上的官能团会影响其吸附性能。活性炭吸附 不同的物种 有机物 有不同的机制。在特定的温度下，不同的官能团产生相应的气体。通过热重红外确定 活性炭 官能团的类型是可行的。Cu2O用于热重分析酸化的 活性炭。研究发现，在500 ~ 700 ℃ 时，含碳氧官能团的热解失重是主要原因。

　　活性炭 在制备过程中，热解温度的变化对孔结构有一定的影响。在热解过程中，气体气氛对孔隙结构有一定影响。高 O2 含量和水蒸气会破坏 活性炭 微孔结构。结果表明，不同原料制备的活性炭的大孔数在热解前后发生变化，不同原料的热解灵敏度也不同。活性炭 经过 TGA 分析，需要进行高温处理，但是高温处理会引起孔结构的收缩和塌陷以及孔结构的变化。活性炭 热解后，酚醛树脂 中的微孔数量基本不变，中孔数量减少。酚醛树脂 主要粘附在中孔的内壁上，但对微孔没有影响。活性炭 当苯酚被热解时，吸附性能不能得到更好的恢复。一些难以裂化的酚残基附着在 活性炭 的孔隙上，导致孔隙结构发生变化。

　　活性炭热解孔变化的原因不同，中孔和微孔的变化不同。通过对 煤基活性炭 物理孔隙的表征以及热重红外技术对热解过程中材料产物的分析，探讨了热解前后 活性炭 孔结构的变化，并通过 活性炭吸附 实验进一步探讨了 活性炭 热解过程中物料产物与温度的关系。

　　选用波型活性炭厂家生产的煤基柱状活性炭，采用蒸汽活化法。元素分析见表1。碳化和活化对气孔结构有重要影响。炭化是从空气中加热材料，物理反应包括干燥、脱水和脱气，化学反应包括有机物化学键断裂，氢和氧元素被排出，形成原生孔柱状活性炭，而活化是通过水蒸气和碳的反应释放气孔并产生新的气孔。本研究以活性炭为原料，通过对碳粉和柱状活性炭的对比分析，深入探讨了活性炭热解过程中原料对产物的影响，选择了纯度为15000目的原料。

　　以柱状活性炭孔为特征的自动吸附器用于氮气吸附实验。相对压力P/PO（P为平衡压力，PO为饱和压力）在10-7℃1K之间，且柱状活性炭在高纯N2上的吸附效果较好。在进行测试之前，将样品在100min的真空脱气1h。使用BrunaureEmmett-Teller，BET，BET计算比表面积，使用Dubinin-Radushkevitvh，DR，DFT，密度泛函理论，DFT，DFT计算孔径分布，使用BrunaureEmmett，BET，BET，BET，BET，BET计算比表面积。对不同倍率的柱状活性炭样品的表面形貌进行了SEM分析。结果如图1所示，如图1所示：柱面活性炭表面相对光滑，附着在表面的碎屑较少，物理孔洞较发育。

　　将活性炭样品20 mg放入热天平上的坩埚中，通过高纯N2引入样品。以30K/℃的升温速率从40℃加热到1200min到30Kmin。热重仪记录样品的失重，并将加热过程中产生的气体通过传送管从高纯N2扫至分光光度计样品检测器的样品检测器。转移管的温度设置为200摄氏度，红外光谱气体的温度设置为200摄氏度。

　　根据国家标准，测定了亚甲蓝值和柱状活性炭的碘值和（裂解柱状活性炭值），并用曲线方程Y+拟合了已知浓度苯酚溶液的相应吸光度。用圆柱状活性炭吸附已知浓度的苯酚溶液，通过拟合方程计算出苯酚余液的浓度，从而确定苯酚的吸附值和吸附量。在120℃干燥4h后，将两种样品分别放入150ml和100 mg/l的苯酚溶液中。在25℃时，等温吸附时间分别为30min、60min、90min、120min、150min和180min。

　　33活性炭N2等温吸附及其物理性质分析。

　　柱状活性炭的吸附性能主要体现在其微孔上，用N2等温吸附-脱附曲线测试了微孔的吸附性能。结果如图2所示。圆柱形活性炭在国外提纯和应用化学联邦分类中属于典型的类型I吸附等温线。当P/PO压力增大时，吸附量较大，呈急剧上升趋势；当P/PO压力较大时，随着压力的增加，吸附量逐渐增加，然后缓慢增加，直到P/PO快速上升时达到平衡。可以看出，图2中的再脱附曲线与吸附曲线存在差异，且存在滞后现象，表明柱状活性炭中仍有少量中孔。

　　相关人士指出：活性炭单分子层的吸附是在低压阶段进行的，而活性炭可以计算出比表面积单分子层吸附结束后，微孔填料被映射到图2吸附等温线，一直持续到吸附等温线达到平衡结束，吸附等温线** 后慢慢上升到毛细凝聚现象。柱状活性炭的比表面积值是用BET法和低温氮气吸附计算得到的/g。用Barrett-Joyner-Halenda（BJH）方法计算柱状活性炭的微孔体积，用等温吸附曲线和Polanyi吸附势能理论DR方程分析柱状活性炭的微孔体积。微孔体积与微孔体积之比分别为/g和/g，微孔占有率为%。采用DFT法求解N2的等温线吸附曲线。孔径分布如图3所示，柱状活性炭的孔径主要分布在4nm以内，4nm以上的占很小活性炭，圆柱孔径** 小值为1nm，中等孔径** 小值为3nm，说明该孔径主要为一次孔径；

　　活性炭和纯碳粉的热分析曲线如图4所示。如图4所示，纯碳粉的质量损失很小，重量损失为%，热重曲线是稳定的，微商热重曲线没有峰值。纯碳粉的质量损失较小是由于其本身的量有机物在高温下热解挥发所致。纯碳粉没有复杂的孔结构活性炭，但与外界接触后，表面会粘附在有机物上，受热时会发生轻微失重。筒体活性炭的重量损失也较小，主要是残余水、官能团和少量吸附质的分解碳化所致。钢瓶活性炭将在储存期间吸收空气中的一些水。在早期阶段，在105℃干燥℃, 在这个温度下的水不能被分离范德华力和挥发。在200℃, 羧基被释放CO2并裂解到大约400℃ 生产CO。结果表明，柱状活性炭中的DTG在230处略有波动℃. 与热重分析（TG）和DTG曲线相比，600℃后失重差异更明显℃, 因为柱状活性炭在空气中吸附了少量的有机物，并且具有官能团。因此，600后开始热解℃, 因此，柱状活性炭的失重率远高于纯碳粉。羰基和醚键在700时从CO释放℃ 和CO2，气温继续上升。碳单体表现出还原性。在935℃, 它是由CO2和热解CO生成的H2O反应而成，形成** 大失重峰。以煤焦油为粘结剂制备柱状活性炭，发现煤焦油中含有脂肪、芳香族化合物和焦油极性物质，峰值出现在935℃, 与活性炭粘结煤焦油有关。

　　碳粉的差示扫描量热DSC曲线与柱状活性炭相似。当温度为100-200℃, 小吸热峰是由于水的挥发（减少活性炭）小于碳粉的挥发而产生的。在此阶段活性炭，发生官能团热解并释放热量。碳粉DSC交投500点后出现℃ 并迅速上升，而柱状活性炭和碳粉DSC则在1000点后逐渐平缓℃。

　　图。图5示出了温度上升柱状活性炭和纯调色剂的每个波长的红外光谱峰值曲线。纯碳粉在CO（2250至2000cm-1）和CO2（2400至2250cm-1）中低，表明不会产生热解过程CO和CO2，其中更大吸光度为4000至3500cm-1,2000至1250cm-1，对应于更大的吸光度，表明在调色剂有机物上有少量有机物，其中4Teller00cm-1为0 -h振荡c \ u003d o，c \ u003d c，co和cc伸缩振荡纯碳粉，碳粉有机物的有机物主要来自外界边界，因此含量低，自由水分是较少的。