KOH和ZnCl2活化剂对苎麻秆基活性炭微观结构的影响.pdf

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1、第28卷第8期高分子材料科学与工程Vo1．28，No．82012年8月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGAug2012KOH和ZnCI2活化剂对苎麻秆基活性炭微观结构的影响谢招娣，马承愚，宋新山(东华大学环境科学与工程学院，国家环境保护纺织行业污染防治工程技术中心，上海201620)摘要：以废弃苎麻秆为原料，通过K0H、ZnC12活化及直接炭化三种方式制备样品。采用扫描电镜(sEM)、N2吸附等温线和x射线衍射(XRD)对碳质材料的微观骨架、孔分布和晶体结构进行分析。结果表明，

2、样品微观形貌呈现多孔性。炭化样中含两种孔径大小的多边形孔道结构，且被一定厚度的孔壁隔开，孔壁上含有较多未通透的孔。基于吸附等温线及BET理论，KOH和ZnC12样品}匕表面积分别为1194．22mz／g和741．9mz。ZnCI2活性炭总孔容为O．38cmj，平均孔径为2．408nlT1．与之相比，KOH样品总孔容变为1．5倍，平均孔径达1．911nnl。XRD研究表明，正是活化反应导致材料晶型变化，添加K0H使活性炭石墨微晶形成明显乱层结构，促进了微孔和中孔的形成。关键词：苎麻秆；活性炭；微观结构；KOH；ZnC~

3、中图分类号：TQ314．269文献标识码：A文章编号：1000。7555(2012)08—0105—05活性炭作为一种重要的碳质吸附材料具有非常广YFFK／12Q-26C型管式电阻炉：上海意丰电炉有限公阔的应用前景。其内部的孔结构赋予了活性炭高的比司。表面积和吸附容量，这种性能不仅受到活化方式的影1．2预炭化处理响，也因原料的不同而异。近年来，不可再生资源的枯剪切苎麻秆至3cm-4cm，自然干燥后放入石英竭趋势使人们转而利用工业废弃物及具有再生性的植舟内并置于管式电阻炉中，氮气氛围中以l0℃／min物陛原料。文献[1

4、]报道了以麻纺废料为原料，经的速率升温至500℃，保温30min，冷却至室温后，粉KOH活化，制备出比表面积达1790．57m2／g的微孔碎、筛分16mesh的颗粒(RC)。丰富的活性炭。而纤维素含量很高的麻类植物已在植1．3活化物性原料中占有重要地位，麻类植物当中的纤维不仅将RC分别与1．5mol／LKOH、ZnC12溶液以质量能被广泛用于制备各类功能材料[，在吸附材料的制比1：2的比例混合，浸渍24h，干燥后于氮气下升温至备上也有优势。已有研究者对剑麻基活性炭纤维作了750℃，保温1．5h，冷却后的样品分别为KA

5、C和一些研究，发现其微孔含量能达到80％以上，比表面ZAC，同时用HCI和蒸馏水漂洗至中性，干燥，筛分至积能达到1713m2／g，但当前研究报道多见于麻纤维200mesh。NAC为同等条件下制备，但未添加活化活性炭。剂。本文以亚麻厂废弃的苎麻秆为原料，考察KOH、1．4表征ZnC12活化及直接炭化方式对活性炭样品的表面形采用日本JEOL公司的S-4800型场发射扫描电貌、孔结构及微晶结构的影响。镜观察各样品的形貌特征；采用北京精微高博公司制造的Jw—BK静态氮吸附仪，测定试样在77K液氮温1实验部分度下相对压力为0～

6、1范围内的吸附等温线；利用日本1．1试剂与仪器RIGAKU公司制造的D／Max一2550PC型X射线衍射氢氧化钾(KoH)和氯化锌(ZnC12)：分析纯，国药仪进行晶体结构分析。集团化学试剂有限公司。200n]esh标准筛：上海新正机械仪器制造；2结果与讨论收稿日期：2011，0928基金项门：国家自然科学基金资助项(51079028)；，k海市重点学科建设资助项日(B604)通讯联系人：_上承愚，主要从事固废资源化研究，Email：machengyu@dlIU．edu．cn第8期谢招娣等：KOH和ZnCI2活化剂对

7、苎麻秆基活性炭微观结构的影响ZnC12活化过程中扩孔的作用更显著。正是由于KAC也高，在吸附性能上KAC明显占优势，也进一步证明较ZAC有更丰富的微孔及一定量中孔，因而比表面积孔径分布及比表面积是影响活性炭吸附的重要因素。0O90．12O．O60．O8OO30．04O．OOO．OO212223242522224262Poresize(nm)Poresize(nm)Fig．3PoreSizeDistributionofKACandZACTab．1AdsorptionPropertiesandPoreStructureP

8、arametersofActivatedCarbonTab．2MesporeParametersofActivatedCarbonTab．2是样品的中孔特征参数。最可几径能够之上，结合KAC在2nm～4nlTl内非常集中的特点及反映吸／脱附过程中对吸附质分子起主要作用的吸附发生亚甲基蓝吸附的最小孔隙直径为1．5nm的观剂直径大小。由Tab．2可