Ca(NO3)2改性对煤基多孔炭结构及甲苯吸附性能的影响
于馨凝1
华哲生2
杨洋2
刘少俊2
郑成航2
高翔2
许德军3
姜欣彤3
1.浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州310027;成都流体动力创新中心,四川成都6100712.浙江大学能源清洁利用国家重点实验室,浙江杭州3100273.成都流体动力创新中心,四川成都610071
摘要：挥发性有机物(VOCs)是光化学反应形成细颗粒物(PM2.5)、臭氧(O3)等2次污染物的重要前驱体,对大气环境和人体健康具有严重的危害.多孔炭吸附法具有效率高、成本低、可再生等优点,在VOCs处理技术中应用广泛.然而目前国内生产的煤基多孔炭以中低端产品为主,存在孔隙不够发达、传质过程受限等问题.围绕多孔炭制备过程的结构原位调控以及VOCs在孔道内的扩散/吸附机制开展了深入的研究.以褐煤为原料,KOH为活化剂,通过酸洗脱灰和Ca(NO3)2浸渍预处理,在碱煤质量比为2∶1的条件下制备煤基多孔炭,并选择甲苯作为目标VOCs进行吸附机制研究.结果 表明,Ca(NO3)2改性后制备得到多孔炭的石墨芳香片层堆叠高度(Lc)减小、层间距离(d002)增大,说明Ca(NO3)2改性导致石墨微晶的破坏程度加深,有利于发达孔隙结构的形成.以甲苯分子动力学直径(0.57 nm)作为孔径范围的划分尺度,发现PC-Ca0.2在甲苯分子直径1～3倍(0.57～1.71 nm)具有最高的孔容积,同时也具有最高的甲苯吸附容量(746.2 mg/g).采用Weber-Morris颗粒内扩散模型分析甲苯吸附的速率控制步骤,发现吸附过程由内扩散和外扩散共同控制,PC-Ca0.2具有最大的吸附速率常数和最小的扩散边界层常数.因此,当多孔炭在甲苯分子动力学直径1～3倍内具有较大的孔容积时,其孔隙结构更有利于甲苯吸附过程的扩散传质.
关键词：煤基多孔炭Ca(NO3)2改性甲苯孔道扩散吸附平衡吸附动力学
分类号：TQ424.1(试剂与纯化学品的生产)
资助基金：国家自然科学基金(51836006)产业技术基础公共服务平台资助项目(2020-0107-3-1)
论文发表日期：2021-12-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 4063-4070 )
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