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《湖南大学》 2011年
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木质活性炭的制备及其应用

刘勇刚  
【摘要】:活性炭是一种传统而现代的人造材料,具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积、吸附能力强、化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生等特点,因此广泛应用于人类生产生活的各个方面。 本文分别采用常规加热方式和微波辐照方式,以废木屑为原料、以ZnCl2为活化剂制备了活性炭,考察了浸渍比、活化温度、时间对收率和振实密度的影响。其最佳工艺条件是浸渍比为1.1:1,活化温度为550℃,活化时间为2 h,制得的活性炭的收率为41.4%,振实密度为0.42 g/cm~3。以废木屑为原料,ZnCl2为活化剂,以微波辐照方式制备了高比表面积多孔炭,并与常规加热法活性炭进行了对比。发现其最佳工艺条件为浸渍比为1.1:1,活化功率为640 W,活化时间为7 min,制得的活性炭的收率为39.6%,振实密度为0.48 g/cm~3。 活性炭是超级电容器的关键材料,能量密度是超级电容器的关键性能指标,而提高活性炭的体积比电容是提高超级电容器能量密度的关键。本文分别采用常规和微波加热两种方式制备了活性炭,其最优质量比电容分别为189 F/g、184 F/g,体积比电容为79 F/cm~3、86.5 F/cm~3。用X-射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面积测试仪观察其结构。最后通过对所得活性炭进行恒流充放电等测试发现,所制木质活性炭具有较好的充放电效率、充放电稳定性以及大电流充放电特性好,适合作为超级电容器用炭材料。 本文将制备的活性炭应用到铅炭超级电池中,发现可以提高其初始容量和循环性能。碳材料对电池的容量影响较大,经添加了活性炭的样品中,活性物质利用率均有提高,当活性炭的含量为2%时,放电时间最长,活性物质利用率最高,达75.6%,比常规铅酸电池的活性物质的利用率提高了38%。当含量在2%以下时,循环次数随着活性炭的含量逐渐增加。 本文将制备的高比表面积活性炭应用到水处理领域,获得了良好的吸附性能。pH值、废水浓度、吸附时间、活性炭的用量对最终吸附效果都有较大的影响。在活性炭用量为2 g/L,吸附时间为1 h的条件下,pH=3时吸附效果较好,吸附容量为19.8 mg/g。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TQ424.1

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