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废旧有机纤维布制备活性炭纤维布的工艺研究

作　者: 邹勇
导　师: 王水利
学　校: 西安科技大学
专　业: 矿物加工工程
关键词: 废旧纤维炭化活化活性炭纤维吸附
分类号: TS105
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 51次
引　用: 2次
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内容摘要

活性炭纤维是近年来发展起来的第三代活性炭材料,与传统颗粒活性炭产品相比优点明显,已广泛应用于工业生产中。活性炭纤维布是在活性炭纤维基础上发展起来的衍生品。随着化纤工业的发展,主要有三种基体材料被用来生产活性炭纤维布,即聚丙烯腈、粘胶和沥青,其价格都比较昂贵。目前活性炭纤维布的主要生产工艺是先将纤维原料开松、梳理、针刺制成毡,然后再进行预处理,炭化活化制备活性炭纤维布,其制备工艺比较复杂,繁琐。因此优化炭化活化工艺,降低原料成本成为活性炭纤维布开发研制的关键。本文以废旧棉布、废旧棉纱两种纤维布为原料,分别采用磷酸、氯化锌和氢氧化钾为活化剂,直接炭化活化制备废旧纤维基活性炭纤维布。经吸附量、活化得率及表观强度综合评价表明,在两种废旧有机纤维原料中,废旧棉布基活性炭纤维布吸碘值虽稍低于棉纱基活性炭纤维布,但得率和强度均明显高于棉纱基。因此制备活性炭纤维布的原料中废旧棉布优于废旧纱布。针对废旧棉布探讨了三种活化剂各自的最佳工艺条件。H3PO4法的最佳条件为活化剂浓度40%,活化温度600℃,活化时间100 min;ZnCl2法的最佳条件为活化剂浓度30%,活化温度550℃,时间100 min;KOH法的最佳条件为活化剂浓度20%,活化温度为850℃,活化时间为60 min。针对废旧棉布经吸附量、活化得率及表观强度综合评价表明,在三种活化工艺中,ZnCl2法制备的活性炭纤维布要优于H3PO4法和KOH法。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-21
  1.1 引言  7-8
  1.2 活性炭纤维布研究发展现状  8
    1.2.1 活性炭纤维布的国外发展概况  8
    1.2.2 活性炭纤维布的国内发展概况  8
  1.3 活性炭纤维布的制备  8-13
    1.3.1 制备原料  8-9
    1.3.2 制备方法  9-10
    1.3.3 活化机理  10-13
  1.4 活性炭纤维布的孔结构  13-17
    1.4.1 孔隙微结构特征  13
    1.4.2 孔隙结构调控  13-14
    1.4.3 孔隙结构研究方法  14-17
  1.5 活性炭纤维布的应用  17-18
    1.5.1 水净化  17
    1.5.2 废水处理  17-18
    1.5.3 溶剂回收  18
    1.5.4 空气净化  18
    1.5.5 ACFC 的其它用途  18
  1.6 活性炭纤维布研究存在问题及发展趋势  18-19
    1.6.1 存在问题  18-19
    1.6.2 发展趋势  19
  1.7 研究的意义、目的及内容  19-21
    1.7.1 研究意义  19-20
    1.7.2 研究目的  20
    1.7.3 研究内容  20-21
2 实验部分  21-26
  2.1 实验原料  21
  2.2 实验仪器  21
  2.3 工艺流程  21-22
    2.3.1 预处理  22
    2.3.2 炭化活化  22
  2.4 炭化活化设备装置图  22
  2.5 性能表征  22-26
    2.5.1 活化得率  23
    2.5.2 亚甲基蓝吸附量测试  23-24
    2.5.3 碘吸附量测试  24-25
    2.5.4 比表面积测定  25
    2.5.5 元素分析  25
    2.5.6 扫描电镜(SEM)  25
    2.5.7 X-射线衍射  25
    2.5.8 傅立叶红外光谱  25-26
3 结果与讨论  26-37
  3.1 H_3PO_4 法制备废旧纤维基活性炭纤维布的工艺研究  26-29
    3.1.1 活化剂浓度的影响  26-27
    3.1.2 活化温度的影响  27-28
    3.1.3 活化时间的影响  28-29
    3.1.4 H_3PO_4 法制备废旧纤维基活性炭纤维布的最佳工艺  29
  3.2 ZnCl_2 法制备废旧纤维基活性炭纤维布的工艺研究  29-32
    3.2.1 活化剂浓度的影响  29-30
    3.2.2 活化温度的影响  30-31
    3.2.3 活化时间的影响  31
    3.2.4 ZnCl_2 法制备废旧纤维基活性炭纤维布的最佳工艺  31-32
  3.3 KOH 法制备废旧棉布基活性炭纤维布的工艺研究  32-35
    3.3.1 活化剂浓度的影响  32-33
    3.3.2 活化温度的影响  33-34
    3.3.3 活化时间的影响  34-35
    3.3.4 KOH 法制备废旧棉布基活性炭纤维布的最佳工艺  35
  3.4 三种最佳工艺条件的性能比较  35
  3.5 本章小结  35-37
4 废旧棉布基活性炭纤维布的性能检测  37-42
  4.1 废旧棉布基活性炭纤维布比表面积及孔结构  37-39
    4.1.1 N_2 吸附-脱附等温曲线  37-38
    4.1.2 总比表面积和总孔体积的确定  38
    4.1.3 微孔结构分析  38-39
  4.2 废旧棉布基ACFC的元素分析  39
  4.3 SEM 检测  39-40
  4.4 XRD 检测  40-41
  4.5 傅立叶红外光谱分析  41
  4.6 本章小结  41-42
5 结论  42-43
致谢  43-44
参考文献  44-49
附录攻读硕士期间发表的论文  49

废旧有机纤维布制备活性炭纤维布的工艺研究

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