毛竹活性炭的制备及其应用研究

【摘要】： 活性炭具有发达的孔隙结构,广泛应用于人类生产、生活活动中,其用量随着社会的发展与日俱增。活性炭的吸附性能与其结构性质有关。中孔活性炭因具有较大的孔径和孔容和相对较高的比表面积,使其更适合负载催化剂等化学物质,适于做电极材料及生物工程等领域中的多孔材料,因此中孔活性炭材料的制备引起人们的广泛兴趣。 随着石油资源的日益匮乏,寻找一种合适的代用燃料成为当前的迫切任务。天然气的主要成份为甲烷,是一种储量丰富的清洁能源。人们将预吸附水的湿活性炭用于天然气存储,可大大提高天然气储量。在本论文的研究中,以毛竹为原料,采用磷酸活化法制备了具有较高比表面积和较大中孔体积的活性炭。考察了以竹质活性炭为电极材料的双电层电容器的性能,发现中孔的存在有利于电容器电容量的提高。将竹质活性炭用于甲烷存储方面的研究发现,湿活性炭材料的甲烷储量比干料储量有很大提高,在活性炭材料内有甲烷水合物生成。 大气“温室效应”与地球变暖是21世纪人类面临的最大环境问题。人类的生产、生活活动产生大量的二氧化碳并排放到大气,被认为是导致该现象的主要原因。因此对排放的CO2进行填埋或者回收利用是非常必要的。本文研究了活性炭材料对不同气体的吸附性能,以探讨其用于气体分离的可能性。实验考察了活性炭材料对二氧化碳的存储性能。研究发现,由于有二氧化碳水合物生成,湿活性炭材料的二氧化碳储量比干炭储量有很大提高。二氧化碳的充放气研究表明:湿活性炭存储不仅可有效提高二氧化碳的储量,而且充放气迅速。在不同充气压力下,大部分二氧化碳水合物的生成在100分钟内完成。充放气过程中湿活性炭上的热效应远远小于干炭。