本文關(guān)鍵詞：硝酸改性生物質(zhì)多孔炭制備及其吸附性能研究

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【摘要】：生物質(zhì)具有復(fù)雜的層級結(jié)構(gòu)、發(fā)達(dá)的孔隙和排列有序的孔道。以生物質(zhì)為原料可控制備具有生物形貌的多孔碳材料已成為該領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。本文以松木為研究對象,通過惰性氣氛下可控炭化得到保留其完整形貌的多孔炭材料,并對這種多孔炭進(jìn)行硝酸改性。論文首先研究了不同炭化溫度對松木顯微形貌和結(jié)構(gòu)的影響并采用TG-DTG及在線自動采樣氣體分析儀研究了松木炭化過程中氣體逸出規(guī)律。結(jié)果表明:松木在炭化過程中,由于傳質(zhì)傳熱影響,松木內(nèi)部氣體逸出峰溫度始終高于表面氣體逸出峰溫度。不同的炭化溫度下,多孔炭的形貌和結(jié)構(gòu)也不同,炭化溫度高有利于孔道內(nèi)生物質(zhì)的分解以及孔道的形成,但過高的炭化溫度會堵塞孔口、扭曲孔道,進(jìn)而破壞生物質(zhì)多孔炭的孔系統(tǒng)。高溫可促進(jìn)石墨堆積的增長和具有六角或多角度蜂巢狀結(jié)構(gòu)的形成。在同一炭化溫度下,生物質(zhì)在縱向不同深度下孔形態(tài)不同,由表及里孔結(jié)構(gòu)形成逐漸遲緩。再次,采用硝酸改性,研究了不同濃度硝酸對松木多孔炭相貌和結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:稀硝酸后處理可有效清除生物質(zhì)多孔炭孔道內(nèi)碎片并有助于內(nèi)部孔道形成。隨著硝酸濃度的升高,生物質(zhì)多孔炭內(nèi)部雜質(zhì)減少,結(jié)構(gòu)更加清晰,孔壁變薄。高濃度硝酸溶液有利于多孔碳在孔壁間形成穿透孔。濃硝酸的強(qiáng)氧化性會使多孔炭的表面破壞程度大于內(nèi)部,導(dǎo)致生物質(zhì)多孔炭部分地方坍塌,內(nèi)部管束狀孔道破壞。與此同時,紅外結(jié)果表明,濃硝酸可以使生物質(zhì)多孔炭表面官能團(tuán)數(shù)量增加。最后,采用噻吩類化合物和水溶性吸附劑探索炭化溫度和硝酸改性對生物質(zhì)多孔炭的吸附性能影響。結(jié)果表明:隨炭化溫度的升高,生物質(zhì)多孔炭對噻吩、碘和亞甲基藍(lán)吸附能力增強(qiáng),炭化溫度為800℃得到的多孔炭吸附能力最強(qiáng)。與未改性多孔炭相比,硝酸改性不利于小分子的吸附(如噻吩和碘分子)。稀硝酸對大分子在多孔炭上的吸附影響不明顯。濃硝酸改性多孔炭顯示出對大分子(如苯并噻吩、二苯并噻吩和亞甲藍(lán))較高的吸附容量,苯并噻吩、二苯并噻吩和亞甲藍(lán)在濃硝酸改性多孔炭上的吸附容量分別是未改性多孔炭的2.5倍、2倍和1.6倍。
【關(guān)鍵詞】：生物質(zhì)多孔炭 硝酸改性 吸附
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ127.11
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 緒論10-19
• 1.1 生物質(zhì)資源概述10
• 1.2 生物質(zhì)能源10
• 1.3 生物質(zhì)組成10-11
• 1.4 生物質(zhì)利用及熱化學(xué)轉(zhuǎn)化11-13
• 1.4.1 生物質(zhì)燃燒11-12
• 1.4.2 生物質(zhì)氣化技術(shù)12
• 1.4.3 生物質(zhì)液化技術(shù)12-13
• 1.4.4 生物質(zhì)的熱解技術(shù)13
• 1.4.5 生物質(zhì)炭化13
• 1.5 生物質(zhì)多孔炭及生物形貌多孔炭材料13-14
• 1.5.1 多孔材料13-14
• 1.5.2 多孔炭材料14
• 1.5.3 生物質(zhì)多孔炭材料14
• 1.5.4 生物形貌多孔炭材料14
• 1.6 生物形貌多孔炭材料制備14-15
• 1.7 生物形貌多孔炭材料改性15-16
• 1.7.1 物理法改性15
• 1.7.2 化學(xué)法改性15-16
• 1.8 生物形貌多孔炭材料應(yīng)用16-17
• 1.8.1 多孔材料制備生物形貌SiC16-17
• 1.8.2 制備生物形貌氧化物陶瓷17
• 1.8.3 木質(zhì)復(fù)合生物形貌陶瓷材料17
• 1.9 本課題研究意義與內(nèi)容17-19
• 1.9.1 研究意義17
• 1.9.2 研究內(nèi)容17-19
• 2. 生物質(zhì)多孔炭的制備及其微觀結(jié)構(gòu)表征19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)19-21
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器19-20
• 2.2.2 生物質(zhì)多孔炭的制備20-21
• 2.2.3 表征21
• 2.3 結(jié)果與討論21-30
• 2.3.1 XRD分析21-23
• 2.3.2 炭化溫度對生物質(zhì)多孔炭外層表面形貌的影響23-24
• 2.3.3 炭化溫度對生物質(zhì)多孔炭內(nèi)層橫截面形貌的影響24-26
• 2.3.4 炭化溫度對生物質(zhì)多孔炭內(nèi)層縱截面形貌的影響26-28
• 2.3.5 偏光顯微鏡分析28-30
• 2.4 小結(jié)30-32
• 3. 硝酸改性對生物質(zhì)多孔炭孔結(jié)構(gòu)和形貌的影響32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)32-33
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑和設(shè)備32-33
• 3.2.2 生物質(zhì)多孔炭硝酸改性33
• 3.2.3 表征33
• 3.3 結(jié)果與討論33-39
• 3.3.1 XRD分析33-34
• 3.3.2 硝酸改性對生物質(zhì)多孔炭內(nèi)層橫截面形貌的影響34-35
• 3.3.3 硝酸改性對生物質(zhì)多孔炭內(nèi)層橫截面形貌的影響35-37
• 3.3.4 偏光顯微鏡分析37-38
• 3.3.5 傅里葉紅外光譜分析38-39
• 3.4 小結(jié)39-40
• 4. 生物質(zhì)多孔炭孔形成的過程40-47
• 4.1 引言40
• 4.2 實(shí)驗(yàn)40
• 4.3 結(jié)果與討論40-46
• 4.3.1 熱重分析40-41
• 4.3.2 氣體逸出規(guī)律分析41-46
• 4.4 小結(jié)46-47
• 5. 生物質(zhì)多孔炭吸附性能研究47-56
• 5.1 引言47
• 5.2 實(shí)驗(yàn)47-49
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)所用試劑及設(shè)備47-48
• 5.2.2 生物質(zhì)多孔炭靜態(tài)吸附48-49
• 5.3 結(jié)果與討論49-54
• 5.3.1 噻吩類化合物在生物質(zhì)多孔炭上的吸附性能49-52
• 5.3.2 生物質(zhì)多孔炭對水溶性吸附質(zhì)的吸附性能測定52-54
• 5.4 小結(jié)54-56
• 6. 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63
• 作者簡介63-64

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