炭化/活化温度对碳酸钾活化玉米芯生物炭吸附苯的性能影响

作者：黄钰坪; 王登辉^*

来源：煤炭学报, 2023, 48(06): 2388-2396.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.be23.0358

• 生物质
• 活化生物炭
• 炭化温度
• 活化温度
• 吸附性能

生物炭作为一种新兴的碳质吸附剂，具有良好的VOCs控制功能。以玉米芯为原料，制备了一系列生物炭(BCx)和碳酸钾活化生物炭(KBC-x-y)(其中，x为炭化温度，y为活化温度)用于吸附苯。利用热重分析、氮气吸附-脱附、扫描电镜(SEM)以及元素分析(EA)等方法获得了生物炭(质)样品的热解特性、比表面积、孔容孔径、表面形态及原子占比等，通过吸附实验考察炭化温度/活化温度对生物炭吸附苯的影响。结果表明：碳酸钾活化后的生物炭比表面积最高可达576.76 m2/g，孔容积为0.325 m3/g，对苯的最大吸附量达到82.51 mg/g(较未活化生物炭提升2.9倍)；炭化温度与吸附能力呈现正态分布的趋势，吸附能力随着炭化温度的升高而增强，但过高的炭化温度(> 800℃)会导致气孔堵塞、数量减少，比表面积降低，吸附能力下降；低温/高温炭化下，生物炭吸附能力随活化温度变化呈现出相同趋势；高温炭化后(800℃)，最佳活化温度为400℃(KBC-800-400)，活化温度太高会导致微孔孔壁破碎以及挥发物的烧结效应，从而降低吸附能力，较低的活化温度未能使K2CO3在炭表面充分反应；低温炭化后(400℃)，最佳活化温度为(800℃)，低温炭化高温活化生物炭(KBC-400-800)吸附性能优于高温炭化低温活化生物炭(KBC-800-400)，可能是因为在低温炭化情况下，较高的活化温度有利于碳酸钾参与活化过程反应。

• 单位
  西安交通大学