低灰分刺竹炭制备及性能表征

作者：邵远超; 田华宇; 王国睿; 郝海彦; 张敏; 张文标^*

来源：林业工程学报, 2023, 8(01): 80-87.

DOI：10.13360/j.issn.2096-1359.202206026

• 刺竹炭
• 碱酸处理
• 脱灰
• 孔隙结构
• 元素含量
• 性能表征

为制备高性能刺竹活性炭，需将活化前刺竹炭进行脱灰处理。以刺竹为原料，采用单因素实验法研究酸浸水浸刺竹粉、炭化后与碱混合二次炭化刺竹炭、再次酸浸水浸刺竹炭三流程脱灰工艺。通过灰分含量测定，确定最佳脱灰工艺；通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)、电感耦合等离子体(ICP)测试，研究刺竹炭官能团、微观结构、元素含量变化等情况。实验结果表明，最佳脱灰工艺为：2 mol/L HCl酸浸刺竹粉，温度和时间分别为40℃和60 min;去离子水水浸刺竹粉温度和时间分别为40℃和40 min;炭化后刺竹炭与NaOH质量比1∶5进行二次炭化，温度和时间分别为600℃和1 h;最后2 mol/L HCl酸浸刺竹炭，温度和时间分别为20℃和40 min、去离子水浸刺竹炭温度和时间分别为40℃和40 min。刺竹炭灰分含量从7.91%降至0.50%,下降了93.68%。FT-IR分析得出脱灰处理对刺竹炭峰值影响较小，降低灰分的同时并不会破坏刺竹炭的主要结构；刺竹炭峰值强度明显增强，利于处理中反应的进行。元素含量分析得出酸浸、水浸对钾、钠、钙、镁元素脱除作用较明显，与碱混合二次炭化刺竹炭对铝和硅元素脱除作用较明显。BET与SEM分析得出随着三流程脱灰工艺进行，处理后的刺竹炭比表面积、总孔容、微孔容都呈上升趋势，结合各项测试表明部分脱灰工艺参数选择不当会造成灰分含量明显升高。

• 单位
  浙江农林大学; 化学与材料工程学院