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磷酸法活性炭电催化性质的研究 姓 名：郝 连 学 号: 080201105 指 导 教 师：左宋林 tgyy提供： 灵芝孢子粉 一、研究的目的及意义 活性炭是一种具有特殊微晶结构、微细孔发达、比表面积大、吸附能力强的炭。它作为一种优良的吸附剂已经广泛应用在制糖、医药、食品、化工、国防、农业以及人们的衣食住行各个方面。近年来，随着工业的发展，活性炭吸附法已经成为防治环境污染、净化人类生活环境的强有力手段之一，活性炭用途更加宽广，与人们的联系更加紧密。 一、研究的目的及意义 磷酸活化生物质原料是制备活性炭的常规方法，用磷酸浸渍含碳原料进行炭活化时，通过脱水作用可以生成孔隙结构非常发达的活性炭。磷酸浓度、 浸渍比和炭活化温度对磷酸活化法活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝脱色力都有影响，通过控制浸渍时磷酸溶液的浓度和用量，就可以调节产品活性炭的孔隙结构和吸附特性。 一、研究的目的及意义 活性炭的电催化应用是活性炭的一种新的应用方式和途径。磷酸活化法都有含磷官能团，它们对活性炭的电催化性质的影响研究是一个值得深入研究的课题，对于了解含磷活性炭的催化活性具有较好的理论指导意义。因此，本论文拟研究磷酸活性炭的磷含量和磷的表面官能团对活性炭的电催化活性的影响，为制备出高电催化活性的活性炭提供指导。 二、磷酸法活性炭研究现状 国内外磷酸法木质颗粒活性炭生产工艺的研究重点是： 利用各种废弃物为原料，特别是以农产品加工过程中的废渣、秸杆、果核、甘蔗以及杏仁壳等等为原料，生产出适合不同需求的活性炭产品，同时也达到了废物利用； (2)研究工艺条件对活性炭质量的影响，从而制得高质量的颗粒活性炭，如研究浸泡时间、浸渍液磷酸的浓度、添加一种或几种催化剂、调节炭化与活化的温度和时间等对活性炭性能及强度的影响； (3)将磷酸活化法与微波技术结合，大大缩短炭活化时间，降低能耗。 二、磷酸法活性炭研究现状 (4) 严格生产工序以降低活性炭的灰分。 主要措施有：a、对原料进行筛选，控制原料的外来杂质；b、控制水的硬度不能太高，因为硬度太高也会引进一些金属杂质，从而使得灰分增加；c、对磷酸质量分数进行选择；d、控制活化料温度不得过高，最好不要超过600℃，因为温度太高会使得磷酸盐进行分解而使灰分增加；e、定期对循环使用的磷酸梯度液进行处理，以提高配料液的纯度；f、增加酸洗工序，除去酸溶性灰分；g、选用耐酸材料。 二、磷酸法活性炭研究现状 (5)开发新的活性炭产品，研究制备不同孔径分布的活性炭的最佳条件。Reha Yavuz等用橄榄核为原料，以磷酸为活化剂制备出了孔隙发展很好的活性炭。同时，他们指出在温度较低时产生发达的微孔，随着温度的提高，大约在250℃左右产生发达的中孔，但当温度提高到400°C，由于孔的收缩而使中孔开始下降。而且在浸渍过程中，磷酸浓度不仅对比表面积和孔容积产生影响而且对孔结构和孔径分布也产生影响。 二、磷酸法活性炭研究现状 (6)研究磷酸对活性炭孔结构和表面官能团影响。H.Benaddi等以磷酸或磷酸氢二铵为浸渍剂，在氮气或水蒸气气氛中活化木材，得到了不同孔径分布和比表面积的活性炭。结果显示水蒸气活化可制备高比表面积（大约1800m2/g）和中孔发达、表面几乎呈中性的活性炭，而氮气气氛中制得的活性炭表面含有多种含氧和磷的官能团。这是因为水蒸气阻止杂原子进入活性炭基体，而氮气无此作用。 三、磷酸法制备活性炭机理 动力学研究： Wood+H3PO4→WP t H2O (1) H2O（liquid）→H2O（gas） (2) H3PO4→1/2(P2O5+3H2O) (3) P2O5（liquid）→P2O5（gas） (4) WP →achar +（1-a）volatiles (5) Char→gas (6) 三、磷酸法制备活性炭机理 磷酸活化机理： 1、润胀作用 2、高温下具有脱水作用及消去作用 3、改变了炭化反应历程 4、加速炭活化过程 四、影响磷酸活性炭质量的因素 1不同原料对活性炭质量的影响 随着树种的不同，木材中的树脂含量及坚硬程度等性质也不一样，磷酸溶液之类活化剂对原料木屑的渗透能力就产生差异，从而对活化过程产生影响，此外，原料的含水率及其颗粒度的大小，也会对活化过程及产品结构产生影。 四、影响磷酸活性炭质量的因素 2磷酸浓度 对活性炭质量的影响 四、影响磷酸活性炭质量的因素 3浸渍比对活性炭质量的影响 四、影响磷酸活性炭质量的因素 4活化温度对活性炭质量的影响 四、影响磷酸活性炭质量的因素 4活化温度对活性炭质量的影响