河北活性炭对甲苯的吸附试验

　　活性炭对甲苯的吸附试验

　　甲苯是一种由工业活动产生的有毒有害气体。活性炭吸附甲苯气体是一种经济可行的去除方法。在本研究中，我们采用两种方法制造改性活性炭，并研究了改性活性炭的吸附性能。

　　挥发性有机化合物由石化、有机化学、涂料等工业生产(VOCs)环境破坏是由臭氧层的部分破坏造成的。活性炭吸附已广泛应用于传统化学设施中的低浓度VOC的处理。具有大比表面积、致密孔结构和优异吸附性能的活性炭已被用来去除VOC的好选择。可对活性炭进行改性，提高其结构性能，从而提高其吸附性能。改变活性炭结构性质的方法主要包括物理、化学和这两种方法的结合。活性炭的比表面积可以通过改性大大精细的孔结构。表面化学改性可以通过加载与目标吸附物相对应的官能团来增强活性炭的吸附性能，从而促进化学反应。

　　活性炭的热化合物改性

　　将预处理的活性炭放入真空管中，从管道侧面进入99%氮气(流速为15L/h)，活性炭在所得管式炉中热处理60分钟。温度控制在260-600摄氏度。样品表示活性炭-N。样品活性炭-N置于200mL1mol·L-1的硝酸(HNO 3)溶液作为改性溶液，在70摄氏度温度下处理24小时，用去离子水中和过滤，在100摄氏度温度下干燥24小时。所得样品用活性炭-HNO表示。

　　热化合物在高重力下改性

　　高重力环境下活性炭的热化合物改性。将100g以活性炭为填料层，9000r/min速度操作300分钟，99%氮气通过入口。活性炭表示活性炭-RPB-N。原始活性炭和活性炭-RPB-N用1mol·L-1HNO 3在70摄氏度，流速40L·min-1，转速36.3Hz改性。处理后，用去离子水冲洗后，将两个样品在110℃的真空烘箱中干燥24小时，并分别表示为活性炭-RPB-HNO和活性炭-RPB-N-HNO。

　　在高重力物理改性过程中，氮分布不再是从顶部到底部的单一流动，而是通过各个方向的对流输送到活性炭。与活性炭接触后，氮产生新的微孔，挖掘现有的吸附通道。因此，它增加了它们的表面积和孔容量。简化原理图如图1所示。

　　氮和硝酸改性在正常和高重力环境中的示意图。

　　实验研究活性炭吸附性能

　　研究了活性炭在吸附柱中吸附甲苯的能力。活性炭用量为10g，气体发生器产生吸附质甲苯气体。活性炭吸附性能的数据是通过测量吸附前后甲苯的浓度来获得的。实验吸附装置的流程图如图2所示。甲苯气体与氮气混合，然后吸附在恒温吸附塔中。通过在线FID检测器测量吸附前后的甲苯含量，并通过流量计控制甲苯流量。当脱气和入口浓度在30分钟内保持一致时，认为吸附平衡已经达到。通过废气出口排出吸附气体。

　　实验吸附流动图。

　　几种活性炭对甲苯的吸附性能比较

　　不同活性炭上甲苯的穿透曲线和吸附等温曲线如图3所示和4所示。不同活性炭的吸附率从高到低依次为：活性炭-RPB-N-HNO>活性炭-RPB-HNO>活性炭-HNO>活性炭-RPB-N>活性炭-N>原始活性炭。吸附率越大，渗透时间越长，这与活性炭的复杂孔径分布和表面官能团的数量有关。高温氮气中活性炭的微孔体积增加，增加了活性炭通道的内孔体积。在高重力氮气环境中，不利于甲苯吸收的原始活性炭的内部结构被重新分配并分裂成新的空间结构，进一步增加了突破时间。HNO 在高重力环境下，3处理活性炭的突破时间大于改性HNO 改性活性炭浸泡。这是因为HNO 在分散的小液滴中，增加了与活性炭表面和内部接触的可能性，进而增加了活性炭上含氧官能团的负荷，提高了其吸附效率。在重力作用下，复合改性活性炭具有较长的穿透时间和较大的吸附率，因为物理改性增加了比表面积，增加了孔体积分布，而化学改性增加了表面氧基团的数量。反过来，这些特性增强了吸附性。

　　活性炭的突破曲线。

　　等温曲线吸附活性炭。

　　活性炭在常规和高重力环境高重力环境下进行了物理、化学和化合物改性。研究了甲苯在不同活性炭上的吸附。高重力化合物改性活性炭具有*大的吸附率和容量。还发现，微孔结构在活性炭吸附甲苯的过程中起着主导作用。由于化合物的改性，活性炭的优异吸附能力增加了有效吸附位点的数量。活性炭-RPB-N-HNO上甲苯表面覆盖率为51.67%。因此，活性炭在高重力下的复合改性可以大大提高吸附性能。