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《吉林大学》 2019年
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树脂醇C、沥青酯制备多孔炭及性能研究

付瑶  
【摘要】:近年来,能源的快速消耗和环境的污染问题引起了越来越多的关注。随着社会的发展,工农业生产技术的进步,已经有大量的工农业废弃物搁置,如若处理方式不当,便会造成环境污染。不仅制约了企业的生产,还破坏了生态环境,使地球负担加重。有数据统计,全世界固体废弃物总量达45亿吨,其中仅工业废弃物和城市垃圾的处理费用达350~400亿元。废弃物的产量巨大,处理费用昂贵,还会加重环境的负担。因此,为废弃物的处理找寻新的办法成为当务之急。本文以此现状为突破口,将我省工农业深加工企业的废弃物树脂醇C,沥青酯作为碳质材料的前驱体,以KOH,NaOH作为化学活化剂制备多孔炭,研究了其应用性能,主要内容为以下几个方面:1.以树脂醇C为原料,采用预炭化的方法,得到低密度的炭化树脂醇C,再经KOH活化,制备出树脂醇C多孔炭,通过SEM、XRD、CHNS元素测定仪、氮气吸附脱附测试、电化学测试等技术,研究了不同活化条件制备多孔炭的微观形貌,颗粒大小,电化学性能。结果表明,制备出的树脂醇C多孔炭比表面积可达2861 m~2 g~(-1),比电容为157.8 F g~(-1)。2.以沥青酯为原料,预炭化,NaOH化学活化制备出高性能的沥青酯基多孔炭,通过SEM、XRD、CHNS元素测定仪、氮气吸附脱附测试、电化学测试等技术,研究了不同活化条件制备多孔炭的微观形貌,颗粒大小,电化学性能。结果表明:活化温度750℃,活化时间1 h,浸渍比例3:1(g/g)的沥青酯基多孔炭的比表面积为2224 m~2 g~(-1),比电容为127.0 F g~(-1)。3.综合比较树脂醇C多孔炭和沥青酯基多孔炭的实用性,沥青酯预炭化,NaOH活化制备出的多孔炭更适用吸附研究,因此本章选用沥青酯最佳条件制备的多孔炭为吸附剂,通过改变重金属离子浓度,吸附时间、溶液pH、沥青酯基多孔炭加入量以及水浴温度,研究其对水溶液中Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附性能。同时与市售活性炭进行对比,分析两种多孔炭对Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附容量大小。模拟吸附动力学和吸附等温线模型,研究沥青酯基多孔炭吸附原理。结果表明,自制沥青酯多孔炭的吸附性能大于市售活性炭的吸附性能。且两种多孔炭对离子的吸附容量大小顺序均为:Cu~(2+)Cd~(2+),吸附过程均符合准二级吸附动力学,均为单分子层化学吸附。本文以树脂醇C,沥青酯为新型碳源,以KOH,NaOH为化学活化剂,通过预炭化和活化制备多孔炭,经一系列表征手段表明多孔炭具有良好的应用前景,可用作超级电容器电极材料和吸附剂环保材料。本文原料的利用是废物的利用,解决了企业的困扰,减轻了环境污染问题,更有利于社会的可持续发展。
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TQ127.11;TB383.4

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