活性炭用空气进行氧化活化改变社会结构

到目前为止，有许多前体材料可以制造活性炭，这显示出从废水中脱色的显著潜力。破碎炭经科学方法精制而成。产品为黑色不定性颗粒状，具有表面积大、空隙结构发达、吸附能力强、机械强度高、触媒寿命长、回收率高，易再生宁夏活性炭主要成分为碳，并含有少量氧、氢、硫、氮、氯等元素，在结构上是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，堆积密度低，比表面积大具有很强的吸附性能，是用途极广的一种工业吸附剂。煤质柱状活性炭采用先进工艺精制加工而成，外观呈黑色圆柱状颗粒；具有合理的孔隙结构，良好的吸附性能，机械强度高，易反复再生，造价低等特点；用于有毒气体的净化，废气处理，工业和生活用水的净化处理，溶剂回收等方面。 然而，对于化学活化，原料或预碳化碳材料应采用大量的活化剂处理。 处理后进行高温碳化，产生孔结构，去除化学试剂。 制备过程中需要大量的腐蚀性化学品，产生有毒有害废水，造成各种环境问题。 本研究采用软木材料与空气活化相结合的简单方法，在没有任何化学试剂的情况下产生活性炭。 通过各种表征技术，评价了空气活化对活性炭织构和其他表面特性的影响。

空气活化炭的制备

以软木为原料，在不添加任何化学试剂的情况下，采用简单的水热碳化法结合空气活化法制备了多孔富氧活性炭。 首先，用水处理软木材料制备水凝胶。 随后在氮气中高温炭化，提高石墨化程度和多孔结构图1。 通过元素分析，得到的活性炭由89.8 wt% 的碳和6.1 wt% 的氧组成。 为了增加活性炭的孔隙率和增加含氧官能团，在空气活化过程中，制备的碳在350 °c 至450 °c 的静止空气中进一步被热氧化，相对挥发性的碳被部分分解，在氧存在下形成气态物质，如 co，co2和烃类，这些物质被用作膨胀介质并与氧反应形成孔隙。 此外，通过脱碳可以形成许多孔隙。 因此，非化学热氧化的使用是伴随着功能性含氧物质的形成。 元素分析实验结果表明，随着活化温度的升高，活性炭的含氧量增加，功能氧基团增加。

图1：制备活性炭的一部分的示意图。

活性炭进行活化后的表面结构形态

之前和空气氧化（图2）通过SEM和TEM后活性炭的微观结构。在（图2A，B），具有蜂窝结构和明显的褶皱的软木。部分800℃下碳化后℃，并且包括紧密结构，以相互保持结构，看起来光滑（图2C，d）。 350℃-450℃空气活化之后，结构单元形成的片材被分离（图2E），可归因于细胞之间的木质素分解。层状空气氧化后的活性炭表现出的结构（图2的e-j）的。活性炭样品表面350相对平滑℃，和400℃下，没有观察到显著孔结构（图2F中，h）在0.5-1m的分辨率。当氧化温度升高到450℃，在活性炭的表面和显著变化观察到大量的孔。图2J显示450℃活化的样品显示出具有裂缝和空隙的粗糙表面。 TEM的结果（图2K，ⅰ）显示450℃活化的木炭具有微分级三维（3D）互连框架/孔结构。这些孔可有利于染料废水的吸附。

图2：空气进行氧化反应前后活性炭的扫描以及电子通过显微镜(SEM)图像。

活性炭的X射线衍射

图3显示空气氧化前后活性炭的 x 射线衍射图。