论文摘要
人类正面临着巨大的能源与环境压力,生物质能源则是未来最重要的一种可替代能源,尤其是其中的植物资源,它是地球上储量最大的可再生资源,价格低廉且容易获得,含有大量富含碳素的纤维素、半纤维素和木质素等特殊结构的大分子物质。这些生物质直接焚烧既污染环境又浪费资源,如果作为制备活性炭的原料,那就大大优化了植物生物质的利用。这也是目前的研究热点。活性炭微孔发达、比表面积高、吸附能力强,是一种优良的吸附材料,广泛应用于环境保护、工业生产、农业、国防化工等领域。随着科学技术的飞速发展,市场对活性炭的需求量越来越大。本文采用植物生物质中的杨木为原料,KOH作为化学活化剂,在氮气保护条件下制备活性炭。活化温度,活化时间和KOH/杨木质量比率是本实验的主要研究参数,以此来分析制备杨木活性炭过程的机理。实验通过热重分析仪研究杨木的热解特性,通过比表面孔结构分析仪测试不同工艺条件下制备的活性炭在77K下对N2的吸附等温线、比表面积、孔容积等。结果表明,在杨木物料热解完成的550℃之后,和在开始发生烧失反应的700℃之前,在这个温度范围内可以活化制备杨木活性炭。不同活化温度,活化时间和不同KOH活化剂质量比率制备的活性炭的N2吸附等温线属于I型吸附等温线。活化温度,活化时间和KOH活化剂比率的增加都促进了微孔的形成。KOH化学活化杨木制备活性炭所得的最大比表面积和D-R微孔容积分别为1551.68 m2/g,0.5186cm3/g.同时也确定了在热解温度700℃下,活化时间为30min, KOH活化剂质量比率为3的条件下,获得最大比表面积和D-R微孔容积。另外,本实验所制得的杨木活性炭的孔径尺寸以微孔为主,活化温度,活化时间和活化剂比率的增加都有利于增多活性炭微孔和中孔的数量。