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水污染處理中多孔碳材料的應(yīng)用

451   編輯:中冶有色網(wǎng)   來源:中國礦業(yè)大學化工學院煤炭加工與高效潔凈利用教育部重點實驗室  
2025-03-24 15:10:23
開發(fā)利用高效、廉價的吸附材料處理廢水污染是目前所迫切需求的。通過具有多孔結(jié)構(gòu)、表面活性位點的多孔碳材料來吸附廢水中的污染物,被認為是應(yīng)對水污染問題的具有競爭力的辦法之一。 多孔碳材料具有耐熱解、耐酸堿腐蝕、耐輻射、無毒、不易造成二次污染、可重復利用等特點,是一種優(yōu)良的吸附劑,在水污染處理中有很大的優(yōu)勢。近年來,多孔碳材料在水處理領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。 多孔碳材料根據(jù)其孔徑大小可以分為三種類型:微孔(<2nm)、中孔(2~50nm)、大孔(>50mm)。近年來關(guān)于對多孔碳材料的研究,主要是在于前驅(qū)體碳源的選擇,還有制備方式的改良以及對材料的改性研究等等。 1、多孔碳材料制備方法 1.1 活化法 活化法是制備多孔碳材料的傳統(tǒng)方法,主要分為兩種:物理活化和化學活化。物理活化主要包括兩步:碳化和活化。首先,將碳源材料在適宜的溫度下進行碳化,然后以氧化性的氣體如CO2、水蒸氣、N2等,這些氣體作為活化劑對碳化料進行活化?;罨^程的目的是為了改變碳化料的內(nèi)部結(jié)構(gòu),擴大比表面積以增強吸附性能。Howaniec等研究了CO2活化對褐煤炭多孔結(jié)構(gòu)的綜合影響,結(jié)論表明在高溫高壓條件下CO2氧化可以成功地制備出表面積發(fā)達、平均孔徑較低的褐煤炭。 化學活化法是將活化劑加人碳源材料中進行混合,在適宜的條件下同步進行碳化和活化,常用化學活化劑有:KOH、H3PO4、NaOH、FeCl3、ZnCl2化學活化雖然相比物理活化有更大的優(yōu)勢,但是其會造成一定程度的污染。近年來的一些研究從活化條件的控制出發(fā),結(jié)合水熱預(yù)處理,在降低資源浪費的前提下,盡可能的獲得吸附性能好的多孔碳材料。Huang等采用H3PO4水熱預(yù)處理結(jié)合快速活化的方法,以廢木屑為原料,以H3PO4為活化劑,經(jīng)450℃水熱預(yù)處理后快速活化2.8min,制得比表面積為1980m2/g的碳納米球多孔碳材料(PHAC),對不同類型的污染物均具有良好的吸附性能。 1.2 模板法 采用模板法制備多孔碳材料是近年來研究的熱點。模板法可分為硬模板法和軟模板法兩種方法。硬模板法是將碳前驅(qū)體加入到帶有孔隙結(jié)構(gòu)的模板中,然后在碳化后去除掉模板,得到多孔碳材料。有如介孔二氧化硅、金屬有機骨架的人工預(yù)制合成的模板,有如多孔混凝土、沸石
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