活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　油棕葉主要用于動物食品，硝化纖維素和堆肥。實際上，它含有纖維素，半纖維素，木質素，極有可能被用作通過熱解和浸漬工藝制造活性炭和木炭的資源。這表明油棕葉可以進一步加工成有利的產品。制備木炭和活性炭有兩個階段。第一階段稱為熱解，這是在沒有氧氣和其他化學物質的情況下的燃燒過程。同時，第二階段，即浸漬。浸漬是通過破壞烴鍵或氧化分子表面來擴大木炭的孔，這將導致木炭的性質發生變化。表面積變大并具有作為吸附劑的作用。因此，本研究的目的是根據工業標準，將油棕葉轉化為木炭或活性炭等優質產品。

　　制造方法

　　用油棕葉制造活性炭的過程分為幾個階段：(1)制備油棕葉，(二)木炭生產，(3)生產活性炭，(4)最終產品木炭和活性炭的性能比較分析。首先，將一小片油棕葉在烤箱中于105攝氏度中干燥，直到重量恒定。然后，將熱解過程在150，200和250攝氏度中進行90分鐘。接下來，將木炭放入烤箱使其干燥，然后用球磨機將其磨平以得到140目粒度。在進行化學活化時，使用濃度為0%，2.5%，5%和7.5%的碳酸鈉作為活化劑(Na 2 CO 3)。該過程在80℃的烘箱中進行2小時，然后在室溫下浸漬24小時。過濾得到的活性炭，用蒸餾水洗滌，并用烤箱干燥。最后，使用幾種方法分析了木炭和活性炭的最終產品。這包括木炭產量的分析，近似分析和定量分析。

　　產量

　　油棕葉炭產率與溫度之間存在反比關系，即當熱解溫度升高時，木炭產率會降低。幾位學者發現這是由于原料的分解過程以及產生不凝性氣體的結果。

　　碘值

　　從圖1可以看出，熱解溫度具有增加活性炭和木炭的碘值的作用，因為它增加了熱解反應器中的壓力，從而促進了碳鏈的斷開。這也導致了轉移碳的數量增加。會在熱解過程中誘發碳氫化合物和其他有機化合物的分解。此外，它增加了木炭和活性炭孔的表面積。

　　較高的活化溫度將導致更好地形成孔，這將增加吸附能力。木炭或活性炭中的C和H鍵完全釋放，這導致微晶碳板移動，形成新的孔。正如所料，活性炭中的碘值與活化劑濃度成正比。較高濃度的活化劑將使其更易于與焦油和熱解過程中的揮發性物質結合。木炭和活性炭之間的碘值有所不同，前者要低于后者。活化劑的浸漬能夠還原非碳化合物，從而擴大活性炭的孔表面。

　　圖1：活性炭和木炭的碘值。

　　含水量

　　水含量的增加與活化劑濃度的增加成正比�；罨瘎�濃度的增加將導致化合物更好的溶解過程。因此，孔將增加，導致活性炭增加以吸收空氣中的水。與木炭產量相似，木炭和活性炭的熱解溫度與水含量之間也存在反比關系。溫度的升高導致水含量的降低，最終將增加孔的形成。

　　灰分

　　與溫度對木炭產量和水含量的影響相反，灰分含量的增加與熱解溫度的增加成正比，并導致無機元素的積累。通常，活性炭和木炭之間的灰分組成存在差異，其中活性炭的灰分低于木炭。這是由于以下事實：木炭仍包含較高的焦油和有機礦物質，并會觸發金屬氧化物的形成，從而增加活性炭上的灰分。此外，由于熱解過程中會形成無機鹽以及二氧化硅含量的增加，灰分的含量也會增加。

　　揮發性物質

　　活化劑的濃度由于其改變活性炭的結構和性質的能力而具有減少揮發性物質的作用。碳酸鈉會降解有機物質，并會削弱活性炭的表面結構。之后，揮發性物質將被釋放并建立活性炭的微孔結構。其他發現表明，溫度升高將改善非碳化合物的分解性能，并且還將減少揮發性物質。

　　固定碳

　　活化劑濃度的增加具有增加固定碳百分比的作用，而溫度的升高則引起固定碳濃度的波動。固定碳含量的值受水分，灰分和活性炭揮發物的影響。其他研究也發現，纖維素和木質素的含量也會影響固定碳的含量。

　　SEM分析

　　從圖2可以看出，木炭上的孔表面很小。另一方面，活性炭表面上有更多的孔分布和空腔。非碳化合物的蒸發和溶解過程導致了孔隙的不同結構。與活性炭相比，活性炭的表面更寬且更分散，與前者相比更粗糙，更不規則�；罨瘎┛梢云鸬綌U大活性炭孔隙的作用，最終將擴大吸附表面。

　　圖2：木炭(a)和活性炭(b)的掃描電子顯微鏡(200x)。

　　在油棕葉制成的活性炭產率為30.64%，水含量為6.55%，灰分為13.11%，揮發性物質為13.46%，固定碳為67.67%，而木炭的水含量為4.21%，灰分為17.91%，揮發性物質為14.42%，固定碳為66.33%。木炭或活性炭的多孔體在吸附過程中具有性能。FTIR分析表明，木炭和活性炭都傾向于更極性，并且包含活性炭的特定鍵。SEM分析表明活性炭包含粗糙且分布的多孔滿足用于水凈化，糖，酒精或用作甲醛揮發吸附劑。

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