水在活性炭上的吸附研究

《水在活性炭上的吸附研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、水在活性炭上的吸附研究简介：本文采用标准的CalvetMicrocalorimeter,研究了水于不同的预处理条件和不同温度情况下在活性炭上的吸附行为，在测定吸附等温线的同时获得了吸附热效应结果，并初步预测了该吸附过程的机理。关键字：活性炭水吸附机理相关站中站：膜技术产品及应用近年来在催化研究领域carbon作为催化剂或催化剂载体止Fl益得到新的巫视，待别是作为气相和液相的吸附剂，在环境保护和水的净化等应用领域的研究更是发展迅速。因此，人们对于通过物理的或化学的方法改变carbon表面的物理化学性质保持了极大的关注。很久以来一直认为山，采用高温处理的办法，可以从活性炭

2、表面的石墨化晶体边缘活性中心上除去02。但是直到最近的研究显示⑺，被除去02后这些残余的活性炭activesites的特性取决于高温处理过程是在什么样的气氛条件下完成的。水在活性炭上的吸附行为，作为表征活性炭表而特性的一种有效的研究手段，得到了广泛的应用。但已有的报道⑶，均是采用容量法或重量法在恒定温度条件下测定水的饱和吸附量而仅得到吸附等温线(isotherms)o本文采用标准的CalvetMicrocalorimeter装置，对水在不同预处理(pre-treatments)的活性炭上的吸附行为进行了硏究，不仅得到了吸附等温线，而R获得广该吸附过程的热力学数据，并据

3、此初步提出了此吸附过程的机理。1实验部分1.1仪器、药品Norit活性炭(Nc):美国Norit公司生产的--种商业活性炭，在本实验中作为原始样品CalvetMicrocalorimeterCZR-2000II型：美国宾夕法尼亚州立大学化工系1.2样品的预处理Nc/300:Norit活性炭(Nc,120冃)T-300°C下通入He(150cm3/mm),保持4h,除去其内外表血的水分和其他杂质;Nc/H950:取Nc约l.Og置于出气流中(150cm*min)逐渐升温至950°C(20°C/min)并保持3h;Nc/N950:取Nc约l.Og置于N?气流中(160cm

4、'/min)逐渐升温至950°C(20°C/min)并保持3h。表1样品的主要物理待性样品BET-N2Surfacearea(m2/g)McsoporcVolume(cm3/g)Nc/30013780.55NC/N95012570.50NC/H95012410.49各样品的主要物理特性见表1。从表屮可以看出，不同的预处理方法对样品的主要物理待性的影响是很小的。1.3实验装置简述本实验采用的主要装置是标准的CalvetMicrocalorimeter,4L置放于热屯偶之间的样品cell一端与管式反应器连接,另一端与压力系统连接。样品的预处理均在管式反应器中进行。待预处理

5、完成Z后，在负压条件下待样品冷却到室温后将管式反应器倾斜，借助重力作用将样品转移到样品cell内。样品在吸附之前，应在指定温度下抽真空至1.33x10叩a并维持20h以上。进行吸附时，被吸附气体经两个精•密阀门调节圧力和体积后，导入样品cell并在这里完成吸附。样品的单位吸附量(perdose)山管路中的压力传感器的读数经换算后得到；吸附过程的热效应经差热式热电偶产生的微电信号经放大转换而得到。吸附过程所使用的水蒸气，是由去离子水经过反复“深冷一抽真空一融化”过程净化处理，在实验温度下汽化产生。整个实验装置均处于绝热系统中。系统由优质不锈钢管及石英玻璃管件组成。为了保

6、证实验数据的准确可靠，每次实验前均对系统进行真空度测试，实验结束前采用标准电阻作热量校正。同时引入空白対照实验消除系统误差。2实验结果及讨论2.1预处理方法对活性炭吸附水蒸气量的影响•.2•.4■&0.0图I75°C吋战0在不同预处理样品上的吸附量不同的预处理方法对活性炭吸附水蒸气能力的影响是非常明显的。图1为在一定温度下不同样品上水的吸附量(coverage)与水蒸气相对压力p/ps的关系。Nc/300具有故高的比表面积(1378n?/g),且仅是在温和的条件下(300°C,He气氛)脱除水份及杂质，样品的物理化学性质未改变，表面primaryacidsites(P

7、AS)^持了高活性，因此，该样品吸附了最多的水(>l5mmol/g)；Nc/N950经高温处理后，其表面活性中心上的0?被除去，因此吸附水的能力明显小于Nc/300,但因N2气氛未在其表而造成疏水变化，故吸水的能力人于NC/H950.一般认为国，在高温条件下经出处理后的活性炭农而产生了疏水的(hydrophobic)变化。从图上可以看出，在相同的实验条件卞Nc/H950吸附最少量的水(vlmmol/g),并且在整个吸附过程中没有突跃变化。2.2各样品吸附水时的热效应«s»!■图275°C时H20在不同预处理样品上的吸附的热效应图2为水在不同预处理样品