活性炭是一种多孔性炭材料。因其具有比表面积大、孔隙结构发达、化学性质稳定、耐酸耐碱等优点,而被作为一种优良的吸附剂广泛应用于白酒降度、除浊,以及酿酒工业废水处理和啤酒废水中活性污泥的治理,特别是在低度酒、降度酒生产过程中的应用极其广泛。
通常,活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70~80%,比表面积一般高达500~1700m2/g。孔隙形状多样,孔径分布范围广,且炭表面含有多种官能团。这些孔隙结构(孔形状、孔径及分布)和表面化学性质决定了活性炭的吸附性能,在很大程度上影响着白酒的降度除浊和对废水的处理效果。
本文采用5种活性炭作为吸附剂,利用比表面孔径测定仪测定样品活性炭的低温氮吸附脱附等温线,采用标准BET方程计算比表面积,t图法和BJH法计算微孔、中孔结构参数,DFT法计算全孔分布。通过测定样品红外光谱,分析活性炭的表面化学结构。通过对样品进行Boehm滴定,分析和计算活性炭表面酸性基团。根据上述实验及计算结果分析并比较5种活性炭的孔结构、吸附性能及表面化学性质,为酿酒业使用吸附剂提供参考。
1.材料与方法
1.1 活性炭
1#:粉状,杭州蓝天工业劳动保护用品厂,市售;
2#:粉状,广东台城化工厂,市售;
3#:粉状,上海活性炭厂(A),市售;
4#:粉状,上海活性炭厂(B),市售;
5#:粉状,广东台山粤桥试剂厂,市售。
1.2 方法
1.2.1 样品预处理
活性炭过250目筛,于105℃下干燥至恒重,移至干燥器内备用。
1.2.2 孔结构性能测定
采用美国Micromeritics公司ASAP 2010型比表面积与孔径快速测定仪,以高纯氮气为吸附质,活性炭为吸附剂,在77.35K温度下测定平衡压力P与饱和压力P0之比为0.0095~0.99范围内的氮气吸附体积。活性炭样品测试前先经过1h、90℃的真空处理,然后迅速升温到200℃,恒温真空处理2h后进行测试。
1.2.3 表面化学性质分析
采用上海CANY公司WQF-200型傅立叶变换红外光谱仪,将活性炭样品搀杂KBr压片测定活性炭样品红外光谱。
采用Boehm滴定法,测得活性炭样品表面含氧基团含量。
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