孔结构调控是活性炭制备研究的核心,其中碳烧失过程不仅伴随而且决定着孔结构的演化。为深入研究泥炭基活性炭在孔结构演化过程中的碳烧失特征,研究人员选用贵州毕节的泥炭样品进行了一系列实验。首先将样品破碎、粉磨,并在氮气氛围下进行热重分析。之后,利用无黏结剂压块成型技术,再将样品破碎后炭化,最终在不同活化温度和时间条件下,通过水蒸气活化制备出泥炭基活性炭。为评估样品的吸附性能,测定了其碘值、亚甲蓝值和焦糖脱色率等指标。
在对这些样品的孔结构、碳结构和微观形貌进行详细表征时,使用了气体吸附仪、拉曼光谱和扫描电子显微镜等技术手段。这些表征结果帮助研究人员揭示了活性炭的吸附性能与孔结构、碳结构之间的关系。
研究结果显示,泥炭基活性炭的孔结构演化可依据活化温度的不同,分为四个阶段:造孔阶段(750~800 ℃)、扩孔阶段(800~850 ℃)、孔塌陷阶段(850~900 ℃)以及炭表面烧蚀阶段(900~950 ℃)。在这些阶段中,分别以无序炭(D3)及散乱石墨层结构(D1)、平行的石墨层间的不规则层(D2)、活性位点碳(D4)和规则的石墨微晶结构(G)的烧蚀为主要特征。至于活化时间对孔结构的影响,则可以分为充分发育期(60~120分钟)和过度发育期(120~150分钟),这两个阶段分别以无序炭(D3)和活性位点碳(D4)的烧蚀为主。
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