來源：韓研活性炭網 作者：韓研活性炭網 2018-01-04
球形鉀摻雜活性炭，球形活性炭珠的均勻直徑CA。 水熱合成可制得0.6-0.8mm的高機械強度。為了優化這些吸附劑對于燃燒后燃燒捕集的性能，已經研究了通過KOH處理的鉀嵌入效力，故意使用無氮酚醛樹脂衍生的活性炭珠粒，從而實現增強的CO 2吸附通過鉀插層可以從任何其他影響中劃分出來。在25 ℃和0.15 巴的CO 2分壓下，鉀插入的活性炭的吸附容量從未處理的碳的0.79mmol / g 幾乎增加到1.51 mmol / g，而對形態和機械強度的影響相對較小。結果發現，只有略多于CA。需要1 重量%的鉀以提供插入的最大益處，這增加了表面極性和對CO 2的親和力。由于吸附熱的適度增加(32-40kJ / mol相比于原始活性炭的27kJ / mol)，加上快速吸附動力學，活性炭鉀改性珠的CO 2吸收顯著增加，這表明整體能量損失潛在地優于強堿性聚乙烯亞胺和其他基于胺的固體吸附劑系統用于活性炭吸附。
原料活性炭珠的制備
使用酚醛樹脂作為前體的交流磁珠是用其他地方水熱法合成的。簡而言之，將六亞甲基四胺和酚醛清漆型酚醛樹脂的溶液溶解在甲醇中，接著混入聚乙烯醇(PVA)水溶液中，然后 在高壓釜中攪拌(400RPM)下將混合物加熱至130 ℃達1 小時。用大量去離子水洗滌后，將所得樹脂珠在110 ℃下干燥過夜，然后在830 ℃在N 2中碳化1 小時，然后 在相同溫度下再蒸汽活化1 小時以獲得母體原料活性炭珠(表示為PR0)。
活性炭KOH處理
將 5g粗活性炭??珠用 50ml KOH水溶液浸漬24 小時。在70 ℃ 的真空烘箱中干燥過夜，確保所有樣品完全蒸發后，將樣品在水平管式爐中以3 ℃/ min 從環境溫度加熱至預選的處理溫度，并保持在溫度一個小時。然后用去離子水洗滌樣品直到獲得中性濾液。表1中總結了用于浸漬的不同KOH / AC質量比和制備中使用的各種化學活化溫度以及樣品名稱。
化學成分
我們之前的工作已經表明，母體活性炭珠樣品(PR0)不含氮(小于0.01 重量%)和無機物，這是預期的，因為樣品來源于熱解含有可忽略不計的雜質的酚醛樹脂和生物質來源的活性炭。XRF表明在700 ℃下活化的鉀摻雜活性炭樣品的鉀濃度在14-22 重量%的范圍內。然而，XPS數據表明表面鉀濃度相當低，略低于10 重量%。這揭示了大部分鉀已經有效地嵌入在活性炭珠內。由于在活性炭珠的外表面上形成一些結晶的鉀化合物簇是明顯的(見圖1)，所以難以精確地將嵌入的鉀量與制備方法中使用的鉀摻雜活性炭質量比聯系起來。但是，必須強調的是，使用相同的程序和條件制備的材料是相當可重復的。
圖1。鉀摻雜活性炭樣品的SEM圖像顯示在干燥過程中在處理的活性炭的外表面上形成成簇的鉀化合物。
樣品的表征
在分析儀上進行-196 ℃ 的N 2的物理吸附 。在進行任何測量之前，將所有活性炭樣品在120 ℃ 脫氣過夜。]累積孔隙體積(V 總計)由大約在P / P 0處吸附的氮氣量計算。0.99，并且通過4V total / S BET計算平均孔體積。微孔體積(V 微)和表面積(S 微)由t -繪圖法確定。
所選活性炭樣品的X射線熒光(XRF)在光譜儀上進行。在用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)上分別觀察它們的形態。能量色散X射線分析(EDX)。并在光譜儀上測量X射線光電子能譜，和在儀器上進行X射線衍射(XRD)。為了確定洗滌后鉀摻雜活性炭珠的剩余鉀量，使用熱重分析儀(TGA，Q600，TA儀器，灰化，樣品首先在120 ℃下脫水20 分鐘，然后加熱到600 ℃ 20的增長率 ℃/分鐘，然后等溫40 分鐘)。用電感耦合等離子體發射光譜儀分析所得灰燼。
鉀摻雜活性炭可以為大多數研究的聚乙烯亞胺基吸附劑提供良好的替代方案，以改善燃燒后捕獲的能量損失低溫固體吸附劑循環技術。
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