铁基添加剂的配制的影响.docxVIP

铁基添加剂对制备煤基磁性活性炭的影响研究谢强　陈曦　姚欣化学与环境工程学院矿业大学（北京）北京，中国，100083摘要：活性炭的磁化在分离活性炭污染物和活性炭的再生方面是一种非常有前途的方法，在出租车排出的尾气就可以检测到MAC的存在。用振动样品磁强（VSM）、X射线（XRD）、吸附、扫描电镜（SEM）可以对磁活性炭样品进行表征，其结果显示铁基添加剂可以提高活性炭的磁学性质，其中，添加 Fe3O4产生的饱和磁化值是最大的。MAC容易被磁化，因为和任何形式的铁都能够形成磁性条件。此外，在MAC的制备过程中增加和Fe可以对制备中孔和微孔活性炭有突出的作用。关键词：煤基活性炭、吸附能力、磁学性质Ⅰ前言活性炭具有高孔隙率和非常大的表面积，使它能够有效地吸附许多种污染物。利用活性炭吸附水中的有机污染物，如杀虫剂、苯酚氯酚等在最近都有报道。此外，活性炭作为一种高效吸附剂，可以极易吸附重金属阳离子污染物。然而，由于活性炭使用后从污染物中分离和再生很困难，因而限制了其大规模地应用最近，磁分离可以说是一个有前途的方法，它是一种新型的环境净化技术，不产生污染物如絮凝剂，可以短时间内处理大量废水。杨等人研发磁性Fe3O4—活性炭纳米颗粒去除亚甲基蓝水溶液。Rocher等人制备了含磁性纳米颗粒和活性炭的海藻酸盐颗粒能够去除有机染料。Lunhong等人采用一步回流的方法制备了活性炭/CoFe2O4复合物用于脱除水中的孔雀石绿染料。高升张等人采用了一个简单的化学共沉淀方法制备了CuFeO4/活性炭吸附剂用于吸附水中的酸性橙Ⅱ。最近，一些方法，如浸渍，球磨，化学共沉淀已开发出来，用于生产磁性活性炭，已被用于去除范围广泛的有机污染物并且方便地将活性炭采用磁分离技术分离出来。然而目前大多数的合成程序过于复杂和昂贵，同时磁性活性炭和传统活性炭相比，具有比表面积小，空隙不发达的特征。为了使磁性活性炭不降低碳的吸附能力，我们提出一个简单的一步合成方法即采用无烟煤添加铁基助剂制备了磁活性炭。铁基添加剂不只可以催化炭化和活化过程的孔径调节，也可将铁基助剂转变为磁性粒子从而增强活性炭的磁性。支持中英、中日在线互译支持网页翻译，在输入框输入网页地址即可提供一键清空、复制功能、支持双语对照查看，使您体验更加流畅Ⅱ实验样品制备文献[12]中详细地描述了合成煤基活性炭的标准方法。首先，无烟煤（太溪，中国）中含重量7 %的挥发分和2.52 %的灰分，将其粉碎和筛分，使其粒度小于0.070mm。将无烟煤粉、焦油、铁基添加剂和水以100:50:6:17的比例混合在一起（其中铁基添加剂包括Fe3O4，Fe2（C2O4）3、Fe(NO3)3，完全混合后，将混合物挤压成1厘米的圆柱形体。其次，经过3天的干燥，将圆柱形体放入管式炉中炭化，在流动氮气（80毫升/分钟）下升温速率为5/分钟，升温到600℃，再保持600℃的温度45分钟。最后，炭化样品加热到880℃，氮气流量为80毫升/分钟，然后用水蒸汽进行活化，保持水蒸汽流速0.8ml/（H·G）3小时。在制备的活性炭中存在Fe3O4，Fe2（C2O4）3、Fe(NO3)3的分别标记为MAC1、MAC2、MAC3。因为活性炭中没有铁基添加剂的存在，所以CM1、CM2和CM3分表代表炭材料中存在Fe3O4，Fe2（C2O4）3、Fe(NO3)3。2、样品特征利用振动样品磁强计（Lakeshorevsm—7307，美国）在室温下对样品的磁学性能进行了测，以确定其对磁化环境的依赖。利用X射线，对样品进行了X射线衍射。衍射仪（(Rigaku D/Max-RB，日本）的扫描速度为9min- 1。在77K的温度下对活性炭吸附/脱附的性能进行了表征。通过BET方程，从氮气吸附等温线计算出它具体的比表面积。在相对压力0.99，从氮吸附等温线的一个点上计算总孔体积。微孔体积计算使用的是t点方法。中孔容积的计算是在大量的氮气吸附和在相对压力0.99下测得的。该B.J.H方法是用来确定孔的相对分布。Ⅲ　结果和讨论MAC的磁性通过观察图1，可以发现AC和MAC的滞后周期，显示的MAC与AC相比，铁基添加剂的添加明显增强饱和磁化强度值。磁化强度遵循降压顺序：MAC1MAC2MAC3，尤其是MAC1，围绕２.４g - 1，使样品能够尽可能地被常规磁铁所操纵。图2是炭化材料的X射线衍射谱。X射线衍射分析表明，不管是添加什么类型的铁基添加剂（铁的氧化物主要以氧化铁（2θ=36，41.9，60.8，72.7，76.6度）和铁（2θ=44.7度）的结构形式）。也可观察到，弱衍射峰（2θ=30.4，35.4，56.1，62.5度）可能是与存在少量的四氧化三铁有关。在炭化过程中，在温度为200度的流动氮气气氛中，一些草酸铁（Fe 2（Ｃ２Ｏ４）3）转化为草酸亚铁。转化来的草酸亚铁在30