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彩色活性炭的制备

张倩  
【摘要】:以酞菁蓝、油黄等工业用颜料为原料,采用喷涂法制备了彩色活性炭,通过N2吸附-脱附对其比表面积及孔结构进行表征,以甲苯及其与苯的混合物为模型物评价产品的吸附性能,采用GSB05-1426-2001漆膜颜色标准样卡对样品的颜色进行描述。 研究了PE对活性炭粉尘的抑制作用,结果表明:在活性炭表面喷涂PE乳液,不仅可以改善活性炭的外观,提高光泽度,还可以有效抑制炭粉尘的产生。 由于活性炭本身为黑色,在其表面直接喷涂着色液效果不够理想。为此,先以遮盖力较好的P-25(TiO2)悬浮液喷涂于活性炭上,制备出颜色较浅的灰蓝色活性炭,以此作为基体,再进行着色。实验还发现P-25喷涂液的浓度对活性炭比表面积有一定影响,P-25固体量一定的情况下,以浓度较低的喷涂液所制备出的产品比表面积较大。 在彩色活性炭基体表面继续喷涂着色液,制备出了不同颜色的活性炭。分别测试了蓝色、绿色、黄色及红色活性炭1h内对甲苯的吸附去除情况,并讨论了喷涂量及PE乳液浓度对彩色活性炭吸附性能的影响。结果表明:随着色液喷涂量增加,样品表面颜色加深,活性炭比表面积降低,孔容积下降,吸附能力下降。着色剂用量一定时,随喷涂液PE浓度的增加,样品表面光泽度提高,但PE浓度增加会导致样品比表面积和孔容积的下降,影响其吸附性能。因此,在达到外观颜色要求后,应尽量减少喷涂量,降低喷涂液中PE浓度,以保证产品的吸附性能。 在此基础上,使用不同着色剂制备了一系列彩色活性炭。讨论了着色剂的类别对彩色活性炭性能的影响。其中使用珠光颜料制备的活性炭样品比表面积和孔容积较大,但吸附性能却明显低于有机颜料酞菁绿、酞菁蓝和无机颜料Fe2O3所制备的样品。表明颜料本身性质会对彩色活性炭的吸附性能产生不同影响,实际操作过程中应尽量减少珠光颜料的用量。 以柱状煤质活性炭为原料制备的彩色活性炭比表面积范围在560m2/g~790m2/g之内,对混合物中甲苯的去除率在45%~57%,苯的去除率在31%~55%范围内,其中铁红色活性炭吸附性能最佳。 以水热法制得的炭球为模板,通过酸催化水解法在其表面合成TiO2前驱体壳层,经煅烧除去炭球,最终制得TiO2中空微球。使用SEM、TEM、XPS、XRD及N2吸附-脱附等手段对产物进行表征。以苯酚为模型物在紫外光下对其光催化活性进行评价。结果表明:经煅烧后,TiO2前驱体实现由无定形向锐钛矿相的转变,炭球烧蚀,从而生成具有中空结构的TiO2微球。TiO2中空微球尺寸可以通过调整葡萄糖溶液浓度进行控制。随葡萄糖溶液浓度增加,炭球直径增加,TiO2中空微球的球径随之增加。TiO2中空微球对苯酚去除率最高为同法制备的非空心TiO2的1.35倍。 最后使用喷涂法将TiO2中空微球包覆于椰壳活性炭表面,制备出较浅的灰蓝色活性炭,并对其比表面积及孔结构进行表征。为进一步研究如何提高彩色活性炭的性能做了准备。


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