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1、活性炭纤维吸附性能考虑（西安工程大学学报）2015年第一期理化构造分析测试方法比外表积及孔径测试采用比外表积及孔径分析仪，在液氮浴温度下进行活性炭纤维的吸脱附等温线测定，总孔容由相对压力为时的氮吸附量换算成液氮体积得到，采用法计算比外表积，由法计算孔径参数扫描电子显微镜扫描电子显微镜，是样品外表形貌的表征手段，利用狭窄的电子扫描样品的外表，测试从试样外表反射出来的二次电子的信号，就可获取被测样品本身的物理、化学性质的信息本实验采用电子显微镜技术旨在考察经过不同方法处理后活性炭纤维材料的外表变化采用的型号为型，在下操作傅立叶红外光谱分析傅立叶红外光谱分析，是根据样品对不同波长的红外辐射的汲取特性
2、，对分子构造和化学组成进行分析本实验通过傅立叶变换红外光谱仪对活性炭纤维样品外表官能团的变化进行了研究结果与讨论单因素实验温度对处理效果的影响分别在不同温度下用质量分数为盐酸浸渍活性炭纤维样品，水浴振荡，测定其比外表积及其碘吸附值，结果如图所示由图可知，其碘吸附值均在左右，且比外表积变化幅度较小，故下面处理温度对活性炭纤维的碘吸附值影响不大建议实验处理温度采用盐酸质量分数对处理效果的影响研究表明，采用盐酸处理活性炭纤维，其碘吸附值比外表积均会增大在温度为，振荡时间为条件下，采用单因素实验确定盐酸的最佳质量分数，结果如图所示由图能够看出，低质量分数盐酸对活性炭纤维具有较好的处理效果，且盐酸质量分
3、数在左右时，其碘吸附值最大，可达左右，处理效果最佳同时，比外表积测试结果显示，用质量分数为盐酸处理的活性炭纤维的比外表积为，较原样增大了自质量分数为之后活性炭纤维对碘的吸附性能呈下降趋势，当盐酸的质量分数为时，其碘吸附值略微有所上升，但高浓度盐酸的处理效果整体差异不大，均在左右当盐酸质量分数过低时，对样品的去灰分程度不够，处理效果不明显，故其碘吸附值增大的幅度不大；随着盐酸质量分数的增大，对材料的预处理效果逐步加强，并到达最大值；当盐酸质量分数继续增大，盐酸的腐蚀性随之加强，可能会对活性炭纤维外表造成腐蚀，发生扩孔现象，因此碘吸附值会随之下降。处理时间对处理效果的影响在盐酸质量分数为，水浴温度
4、为条件下，对处理时间进行单因素变量测试，如图所示当处理时间小于时，处理后的样品对碘的吸附值相对较高；当处理时间为时，样品对碘的吸附值最大，可达以上，其比外表积为；当处理时间超过之后，其碘吸附值有明显下降的趋势，之后基本保持在左右当处理时间较短时，盐酸还未完全浸渍样品，吸附性能增大不太显著，随着处理时间的增大，盐酸对活性炭纤维的处理较为充分，故其碘吸附值较大，随着时间继续延长，在处理经过中出现扩孔现象，故其对碘的吸附值有所下降因而，以作为最佳的处理时间正交试验结果分析试验结果如表所示由表能够看出，不同处理参数下活性炭纤维的碘吸附值及比外表积数值波动较为显著由表中的极值能够看出，个因素对处理效果的
5、影响大小为：盐酸质量分数振荡时间水浴温度，讲明振荡时间及盐酸质量分数对预处理效果的影响相对较大，与单因素实验结果基本一致同时，由表能够看出，根据最优水平的组合，活性炭纤维的最佳预处理条件为：，即当盐酸质量分数为，水浴温度为，振荡时间为时，对活性炭纤维的处理效果最佳，碘吸附值可达，较原样增大，比外表积增大比外表积测试结果分析吸附剂的外表构造和化学性质决定吸附剂的吸附性能原样和预处理最佳样品的吸脱附等温线如图所示，其中代表相对压强从图能够看出，两个样品的吸附等温线均趋近于型等温线，在低压区吸附等温线快速上升，且单点吸附密集，表明活性炭纤维含有大量的微孔，盐酸处理后的活性炭纤维在低压区的等温线上升幅
6、度更大，表明经过酸洗后的样品微孔数量增加，使得样品的微孔吸附能力加强；随着相对压强的升高，曲线上升趋于平缓，讲明活性炭纤维中孔量多此外，随着相对压力增大的经过中，样品的吸脱附曲线出现分离现象，并出现滞后环，这是活性炭纤维样品中孔发生毛细凝聚现象的反映同时，从表和表能够看出，盐酸处理后的活性炭纤维的比外表积明显增大此外，微孔体积数据显示，经过酸处理之后的活性炭纤维的微孔体积由增大为，可能是由于盐酸浸渍去处理活性炭纤维外表的灰分，使得活性炭外表的部分微孔重新打开，孔容变大，这与酸洗的处理目的相符由孔径分析数据能够看出，酸处理后活性炭纤维样品的孔径分布范围略微变大，可能由酸腐蚀引起，但中值孔径基本保
7、持不变活性炭纤维的外表形貌分析利用观察预处理后活性炭纤维的形貌变化，如图所示图为原样和采用盐酸处理后的活性炭纤维在低倍扫描下倍，的外表形貌，图和分别为原样和盐酸预处理后的活性炭纤维样品本实验所用的原材料是由湿法高温活化后纺丝制成，由图可明显地看出活性炭纤维是由一束束排列较为整洁的活性炭纤维丝构成，纤维丝外表有均匀的纵向沟槽，这是区别于干法纺丝制备最显著的特征同时，能够看出盐酸处理前后的活性炭纤维外表形貌变化不大，经盐酸处理后的束状排列愈加规整，外表较原样愈加平整，纵向沟槽愈加明显，且外表有少量的碎片状物质生成，可能是由于盐酸处理经过中对纤维外表发生刻蚀引起由图能够看出活性炭纤维的断面较为平整、
8、光滑，讲明活性炭纤维材料模量较大，质脆含氧官能团的分析活性炭纤维的外表含氧官能团对其吸附性能有非常重要的作用，其控制着活性中心的成核、活性组分与吸附质间的互相作用图为活性炭纤维的图从图可看出，原样和盐酸预处理后的官能团种类变化不大，但含氧官能团的吸收峰略微加强处理前后的红外光谱在附近均有醚基或酯基中的红外特征吸收峰，在左右的谱峰对应于红外特征吸收峰经过盐酸处理后的在出现羰基吸收峰，这可能是羰基、羧基或酯基中红外特征吸收峰；而原样在附近有一个吸收峰，这是当羰基和苯环共轭时产生的环振吸收峰，讲明原样中存在苯环，而处理后的样品中苯环消失，可能是由于在处理经过中苯环的碳键断裂或被取代所致结论将厚度为的活性炭纤维毡裁剪成，吸附效果最好盐酸处理活性炭纤维明显增大了其碘吸附值，且振荡时间及盐酸浓度对预处理效果的影响较大，实验温度对预处理效果影响不大实验一般在室温下进行振荡时间为，盐酸质量分数为时，处理效果最好，其碘吸附值可较处理前提高，比外表积较原样增大，微孔孔容由增大为经盐酸处理后的外表官能团变化种类不大，但含氧官能团的吸收峰略微加强另外，原样中存在苯环的特征峰，而处理后样品中苯环的特征峰消失