江西活性炭改性后吸附丙酮

　　活性炭改性后吸附丙酮

　　活性炭改性后吸附丙酮，活性炭用氧化镁改性后吸附丙酮。本研究采用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、氮吸附等温度测量来表示五种改性活性炭复合材料的结构和化学特性。结果表明，由于氧化镁纳米粒子与丙酮分子之间的强化学吸附，改性活性炭能有效提高丙酮的吸附能力。

　　空气污染的主要原因有很多，主要是挥发性有机化合物，即使在很低的浓度下也能清晰地闻到气味，并具有一定的致癌性。目前，有几种减少空气污染的方法，包括冷凝、蒸馏、生物处理、催化氧化和活性炭吸附。

　　丙酮是一种挥发性有机化合物，使用活性炭物理吸附不一定能很好地去除丙酮，因此化学吸附也是一种完美的方法。有数据表明，一些金属氧化物材料对丙酮具有良好的吸附能力。例如，氧化镁是一种碱土金属氧化物，在室温下能很好地吸附丙酮。然而，氧化镁的吸附能力有限，不能大面积改善空气环境。因此，我们使用活性炭和氧化镁来协调吸附能力和吸附能力。

　　改性活性炭不同氧化镁含量的图像：(a)活性炭，(b)氧化镁含量为活性炭的5%，(c)氧化镁含量为活性炭10%，(d)氧化镁含量为活性炭20%，(e)活性炭中氧化镁含量30%(f)活性炭中氧化镁含量放大10%SEM图像。

　　形态学分析

　　改性活性炭表面物理形态采用扫描电子显微镜技术观察。显微照片如图1所示。活性炭(见图1a)，未改性活性炭样品表面无缺陷或裂缝。然而，观察合成改性活性炭(见图3b-e由于高温活化，塌陷成小块，形成大量通孔。此外，随着浸渍浓度的增加，活性炭表面支撑着越来越多的氧化镁颗粒。随着氧化镁量的增加，活性炭表面变得粗糙。参考图3f中放大的SEM复合材料表面的氧化镁颗粒呈无序的小球形结构，并相互重叠产生葡萄形状。这一事实意味着随着煅烧温度的升高，由于高煅烧温度下颗粒聚集，颗粒尺寸增加。

　　为了进一步揭示改性活性炭的微微观结构TEM，选择区域电子衍射(SAED)能量色散谱(EDS)测量。由于所有样品形式相似，活性炭中氧化镁含量10%的样品被选为典型例子。TEM图像显示样品由许多小氧化镁纳米晶体和碳基质组成。显示改性活性炭HR-TEM图像。层间距为2.氧化镁晶格条纹归因于立方氧化镁晶格面(200)。相应样品的SAED图案(图2b插图)显示明亮的圆环，显示所选区域氧化镁的多晶性能。分配给氧化镁的衍射同心环(111)、(200)、(220)和(2222)明显，结果与从XRD氧化镁平面数据一致。如图2c-e所示，EDS映射结果表明，镁和氧元素均匀分布在活性炭表面，而不是明显聚集。

　　(a)TEM和(b)改性活性炭氧化镁含量10%样品HR-TEM图像，(b)插图是相应的SAED图案。(c-e)改性活性炭氧化镁含量10%的样品，镁和氧EDS映射元素。

　　活性炭丙酮吸附试验

　　如图3所示。丙酮突破试验在装有水套的玻璃管柱中进行，以保持25℃恒温。氮气系统由丙酮气体发生器获得的高浓度蒸汽两部分组成，由质量流量控制器控制。同时，氮气通过另一个分支进入气体混合室稀释高浓度丙酮蒸气，以调节丙酮蒸气的浓度。气态混合物随后在25岁℃在恒温和大气压下引导活性炭。通过气相色谱仪在线监测气体经过活性炭的输出浓度。

　　等温吸附装置用于丙酮吸附。

　　丙酮吸附研究

　　丙酮吸附的典型结果如图4所示a它显示了穿透曲线。考虑到绝对浓度的多样性，然后通过从丙酮穿透曲线计算的区域的值积分来标准化浓度。值得注意的是，在所有吸附试验中，出口丙酮浓度为零，表明丙酮在穿透前已完全去除。每个试验中使用的样品量为0.2g。

　　(a)突破曲线和(b)丙酮在纯氧化镁和改性活性炭上具有不同氧化镁含量的吸附等温线。

　　如图4a六种渗透曲线的发展趋势在一定温度下(25℃)和浓度(85.21m3 g-1)下面是一致的。具体来说，曲线开始非常温和，一旦突破，浓度就会急剧增加。随着时间的推移，观察到浓度逐渐稳定。所有样品中，改性活性炭氧化镁含量10%的样品吸附容量排名**。穿透时间定义为出口浓度为入口浓度的10%。每个样品的穿透时间也不同，丙酮在改性活性炭氧化镁含量10%中的穿透时间*长，表明其优异的丙酮捕获能力。

　　总之，通过蒸发诱导的自组装过程和随后的热解处理相结合，开发了一种简单可控的方法，以乙酸镁为镁源，制备了氧化镁纳米复合材料改性的活性炭。改性活性炭氧化镁含量10%的复合材料具有明显的丙酮捕获能力。值得注意的是，增加氧化镁含量会大大增强丙酮在活性炭上的化学吸附，但也会减少物理吸附。量子化学计算表明，改性活性炭的电子性质是丙酮吸附能力高的原因，其相互作用属于化学吸附。这种简单的合成使活性炭能够更好地吸收丙酮。