稻壳秕谷制备超级活性炭的实验开题报告

1. 研究目的与意义

稻壳含木质素和硅质较高, 不易吸水, 直接施放到田间作肥料又不易腐烂, 所以大多作为初级燃料燃烧, 释放二氧化碳对环境造成污染[1]。由于稻壳具有硅含量大、多孔性容量小、质地粗糙等特点, 生产的活性炭对多种有机化合物都强吸附能力, 且不含有有害杂质(如铅、砷), 可用于水处理等多种行业, 具有巨大的市场潜力[2], 稻壳原料充足、价格低廉、由此生产的活性炭产品成本低,既节约了能源又实现了废物资源化, 符合可持续发展要求, 具有较大的实用价值和应用前景。

常规活性炭由于比表面积较小(lt;1500m2/g)、孔径分布较宽(在1nm～100nm范围内均有分布)、选择吸附性较差,已不能满足日益发展的医药、环保、军事及

电子等领域的特殊要求。但是超级活性炭由于具有比表面积高(gt;2200m2/g)、微孔分布集中且吸附性能优良等特点,现已广泛应用于医药、催化、气体分离及储存、双电层电容等领域[3]。

2. 研究内容和预期目标

本实验采用化学方法活化。化学活化过程中活化剂种类、活化温度、活化时间、原料粒度等因素对最终产品的结构及性能都有影响，实际应用中应根据需要酌情选择。例如：koh活化是产生新微孔，而h3po4或磷酸盐活化主要产生中孔。

koh活化产生的活性炭是亲酚性的,h3po4活化产生的活性炭表面呈酸性,是亲水性的,适宜于液相吸附和氢气储存。

采用koh活化时,一方面通过koh与碳反应生成k2co3而发展孔隙，同时k2co3分解产生的k2o和co2也能够帮助发展微孔；另一方面k2co3，k2o和碳反应生成金属钾，当活化温度超过金属钾沸点(762℃)时，钾金属会扩散入碳层影响孔结构的发展，但对不同炭料的影响效果不同。实验的关键问题在于控制温度，避免温度过高影响产品的结构和性能。

3. 国内外研究现状

超级活性炭的研究首先出现在国外，国内的研究起步较晚。由于活性炭已不能满足日益发展的医药、环保、军事及电子等领域的特殊要求。超级活性炭最早出现于20世纪70年代，美国工业化于20世纪80年代中期，日本工业化于20世纪90年代初期，其商品代号为maxsorb[4]。制备超级活性炭的原料相当丰富：如石油焦或沥青焦[4]、煤[5]、沥青[5]、木质素[7]、果壳[8]以及中间相炭微球等[9]。对于超级活性炭的合成国内研究人员从活化温度、活化时间、活化剂的选择等方面做了大量的工作，优化出较好的活化工艺[10]。

日本大阪煤气公司以中间相炭微珠为原料,通过koh活化制得了比表面积高达4000m2/g的超级活性炭。

超级活性炭的制备方法基本上有三类：物理活化法、化学活化法、物理-化学联合活化法。其中较常用的是后两种活化方法。

4. 计划与进度安排

研究计划及进度：

2022.11.20~2022.12.30熟悉课题、文献检索及文献总结；

2022.01.01~2022.01.18完成开题报告的撰写，开始英文资料翻译；

5. 参考文献

[1] 刘小梅，郑典模，温圣达. 稻壳的资源化利用[j]. 山东化工， 2008，(5)：35-37.

[2] 谢健，王杭. 稻壳的利用现状与展望[c]. 全国粳稻米产业大会专集. 2008.

[3] 杨登莲. 中试超级活性炭制备及注意事项[j]. 石河子科学，2011， (6)：35-38.