表面掺氮活性炭的制备及其甲醛吸附性能研究

doi:10.3969/j.issn.0253-2417.2014.04.013

林产化学与工业 ›› 2014, Vol. 34 ›› Issue (4): 77-82.doi: 10.3969/j.issn.0253-2417.2014.04.013

表面掺氮活性炭的制备及其甲醛吸附性能研究

孙康^1,2, 蒋剑春^1,2, 卢辛成¹, 陈超¹, 贾羽洁¹

1. 中国林业科学研究院林产化学工业研究所;生物质化学利用国家工程实验室;国家林业局林产化学工程重点开放性实验室;江苏省生物质能源与材料重点实验室, 江苏南京 210042;
2. 中国林业科学研究院林业新技术研究所, 北京 100091

收稿日期:2013-06-06 出版日期:2014-08-25 发布日期:2015-08-18
作者简介:孙康（1976-），男，安徽当涂人，副研究员，博士，主要从事炭材料研究与应用；E-mail：sunkang0226@163.com
基金资助:
中国林科院林业新技术所基本科研业务费专项资金（CAFINT2013C02）

Preparation of N-doped Activated Carbon and Effects of N-doping on Formaldehyde Adsorption

SUN Kang^1,2, JIANG Jian-chun^1,2, LU Xin-cheng¹, CHEN Chao¹, JIA Yu-jie¹

1. Institute of Chemical Industry of Forest Products, CAF;National Engineering Lab. for Biomass Chemical Utilization;Key and Open Lab. of Forest Chemical Engineering, SFA;Key Lab. of Biomass Energy and Material, Jiangsu Province, Nanjing 210042, China;
2. Research Institute of Forestry New Technology, CAF, Beijing 100091, China

Received:2013-06-06 Online:2014-08-25 Published:2015-08-18
Contact: 蒋剑春（1955-），男，研究员，博士，博士生导师，主要从事生物质能源和炭材料的研究开发工作；E-mail：bio-energy@163.com。 E-mail:bio-energy@163.com

摘要/Abstract

摘要： 以苯胺（An）为氮源，在活性炭表面原位聚合、炭化制备掺氮活性炭，考察了苯胺添加量对活性炭的孔隙结构变化、表面含氮基团及甲醛平衡吸附量的影响。结果表明，活性炭与苯胺质量比10：2条件下制备的掺氮活性炭（AC₂），其氮元素质量分数 2.05%，总孔容和中孔容有所下降，而微孔率略有增加，这一变化有利于气相分子吸附。AC₂的甲醛平衡吸附量 379 mg/g，是市售气体净化用活性炭、竹炭的3～6倍，平衡吸附时间为6 h。通过活性炭表面掺氮，增大孔隙周围电子云密度，增强对甲醛中羰基碳正离子的吸引力。由此提供了一条由商品活性炭改性制备甲醛去除用活性炭的有效途径。

关键词: 活性炭, 甲醛, 掺氮, 吸附

Abstract: Aniline (An) as nitrogen source, N-doped activated carbon was prepared by in-situ polymerization and carbonization. Effects of added aniline on pore structure, external nitrogen-containing groups and formaldehyde equilibrium adsorption capacity of the modified activated carbon (AC) were investigated. Results showed that N-doping activated carbon (AC₂) prepared by the mass ratio of m_An:m_AC with 10:2 had very high gas adsorption capacity. The sample AC₂ has nitrogen content of 2.05%, and its total pore volume and mesoporous volume decrease, whereas microporous volume increases slightly. AC₂ has gotten formaldehyde equilibrium adsorption capacity 379 mg/g, which is 3-6 times high than commercial activated carbon and bamboo charcoal. Doping element N on the surface of activated carbon can increase the electron cloud density around the porosity and the attractiveness of carbonyl carbocation from formaldehyde. The present modification method is a promising convenient way to obtain the N-doped activated carbon with high removal capacity of formaldehyde.

Key words: activated carbon, formaldehyde, surface N-doped, adsorption

中图分类号:

TQ35
TQ424

孙康, 蒋剑春, 卢辛成, 陈超, 贾羽洁. 表面掺氮活性炭的制备及其甲醛吸附性能研究[J]. 林产化学与工业, 2014, 34(4): 77-82.

SUN Kang, JIANG Jian-chun, LU Xin-cheng, CHEN Chao, JIA Yu-jie. Preparation of N-doped Activated Carbon and Effects of N-doping on Formaldehyde Adsorption[J]. Chemistry and Industry of Forest Products, 2014, 34(4): 77-82.

参考文献

[1] 石碧清,刘湘,闾振华.室内甲醛污染现状及其防治对策[J].环境科学与技术,2007,30(6):49-51,54.
[2] LI Jing,LI Zhong,LIU Bing,et al.Effect of relative humidity on adsorption of formaldehyde on modified activated carbons[J].Chinese Journal of Chemical Engineering,2008,16(6):871-875.
[3] KUMAGAI S,SASAKI K,SHIMIZU Y,et al.Formaldehyde and acetaldehyde adsorption properties of heat-treated rice husks[J].Separation and Purification Technology,2008,61(3):398-403.
[4] 胡刘平,莫开林,杨凌,等.活性炭对甲醛吸附的研究[J].四川林业科技,2007,28(4):52-54,15.
[5] World Health Organization Regional Office for Europe.Air Quality Guidelines for Europe[M].2nd ed.Copenhagen:WHO,2000.
[6] DOMINGO-GARCA M,FERNNDEZ-MORALES I,LPEZ-GARZN F J,et al.On the adsorption of formaldehyde at high temperatures and zero surface coverage[J].Langmuir,1999,15(9):3226-3231.
[7] RONG Hai-qin,RYU Zhen-yu,ZHENG Jing-tang,et al.Effect of air oxidation of rayon-based activated carbon fibers on the adsorption behavior for formaldehyde[J].Carbon,2002,40(13):2291-2300.
[8] BOONAMNUAYVITAYA V,SAE-UNG S,TANTHAPANICHAKOON W.Preparation of activated carbons from coffee residue for the adsorption of formaldehyde[J].Separation and Purification Technology,2005,42(2):159-168.
[9] SEKINE Y.Oxidative decomposition of formaldehyde by metal oxides at room temperature[J].Atmospheric Environment,2002,36(35):5543-5547.
[10] 汪树军,刘红研,赵莉.炭化条件对聚苯胺炭化产物元素组成和原子比的影响[J].新型炭材料,2001,16(4):50-54.
[11] 张冬雨,张克峰,贾瑞宝,等.亚甲基兰法评价活性炭滤料的研究[J].供水技术,2008,2(1):16-18.
[12] 立本英机,安部郁夫.活性炭的应用技术--其维持管理及存在问题[M].高尚愚,译.南京:东南大学出版社,2002.

[1]	陈金伟, 王丹, 商士斌, 刘鹤, 蔡照胜. 端氨基超支化聚合物接枝双醛基纳米纤维素的制备及其对Ni²⁺的吸附[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(4): 18-26.
[2]	吴少基, 江坤, 叶跃元, 刘运权, 王夺, 李水荣. 污泥与杨木屑共热解焦制活性炭及其废水处理应用[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(4): 56-64.
[3]	孙永昌, 张冰清, 刘力鸣, 刘肖南, 史正军. 木质素基炭材料的制备及其对Cr(VI)的吸附机制研究[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(4): 120-128.
[4]	李延庆, 刘志明, 程小凯, 曹梦楠, 王佳楠. 海藻酸钠/纤维素复合微球的制备及性能表征[J]. 林产化学与工业, 2019, 39(2): 67-72.
[5]	陈金伟, 商士斌, 沈明贵, 王丹, 付飞, 蔡照胜. 端氨基纳米纤维素的制备及对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(6): 11-19.
[6]	许鹏博, 何晶, 俞娟, 范一民. 高锰酸钾改性汉麻秆芯对亚甲基蓝吸附性能的研究[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(6): 81-87.
[7]	刘云龙, 宋科, 肖卓炳, 郭婕. ZSM-5分子筛对杜仲绿原酸的吸附行为研究[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(6): 95-102.
[8]	孙佳明, 鄂雷, 马春慧, 李伟, 刘守新. N掺杂炭气凝胶的水热制备及其金属离子吸附性能[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(4): 20-28.
[9]	夏远涛, 杨美红, 孙会杰, 高雅廷, 周桂. 复合型吸附剂黑曲霉菌丝体-壳聚糖的制备及对Cu²⁺吸附的作用机制[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(4): 117-123.
[10]	佟国宾, 徐州, 李伟, 刘守新. 载钼活性炭的制备、表征及其苯吸附性能[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(3): 33-40.
[11]	刘云龙, 宋科, 肖卓炳, 郭婕. ZSM-5分子筛吸附石蒜碱及加兰他敏的动力学研究[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(3): 122-128.
[12]	杜颜珍, 申保收, 左宋林, 夏海岸. 水蒸气活化制备超级电容器木质活性炭的研究[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(2): 29-38.
[13]	董益帆, 刘志佳, 兰天晴. 预处理对蔗渣吸附纤维素酶特性的影响[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(2): 75-79.
[14]	王荣兴, 张祖新, 陈日清, 王春鹏. 三(2-羟乙基)异氰尿酸酯改性三聚氰胺甲醛浸渍树脂的机理研究[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(2): 126-132.
[15]	刘志明, 吴鹏. 疏水性纤维素气凝胶球的制备及其吸附性能研究[J]. 林产化学与工业, 2018, 38(1): 9-17.

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