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1、学校代号：1 0 5 3 2 学 密 号：S 0 8 0 3 1 0 3 6 级： 湖南大学硕士学位论文 木质活性炭的制备及其应用 P r e p a r a t i o no fs a w d u s tc a r b o na n d i t sa p p l i c a t i o n b y L I U Y o n g g a n g B E ( H u n a nU n i V e r s i t y ) 2 0 0 8 At h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e R e q
2、 u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f M a s t e ro fE n g i n e e r i n g l n E n v i r o n m e n t a lS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g i nt h e G r a d u a t eS c h o o l o f H u n a n U n i v e r s i t y S u p e r v i s o r P r o f e s s o rY A N G C h u n p i n g L I A N GK u i M a y
3、，2 0 1 1 8川1750川9 川I啪Y 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含 任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律后果由本人承担。 作者签名： 幻驾蒯 日期：力f 1 年多月J f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将
4、本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书。 2 不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 自穆剃 别醴嗍 日期：厶，1 年乡月f 日 日期：山年占月日 木质活性炭的制备及其应用 摘要 活性炭是一种传统而现代的人造材料，具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表 面积、吸附能力强、化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生等特点，因 此广泛应用于人类生产生活的各个方面。 本文分别采用常规加热方式和微波辐照方式，以废木屑为原料、以Z n C l 2 为活 化剂制备了活性炭
5、，考察了浸渍比、活化温度、时间对收率和振实密度的影响。 其最佳工艺条件是浸渍比为1 1 ：1 ，活化温度为5 5 0 ，活化时间为2h ，制得的活 性炭的收率为4 1 4 ，振实密度为O 4 2g c m 3 。以废木屑为原料，Z n C l 2 为活化剂， 以微波辐照方式制备了高比表面积多孔炭，并与常规加热法活性炭进行了对比。 发现其最佳工艺条件为浸渍比为1 1 ：1 ，活化功率为6 4 0W ，活化时间为7m i n ，制 得的活性炭的收率为3 9 6 ，振实密度为0 4 8g c m 3 。 活性炭是超级电容器的关键材料，能量密度是超级电容器的关键性能指标，而 提高活性炭的体积比电容是提
6、高超级电容器能量密度的关键。本文分别采用常规 和微波加热两种方式制备了活性炭，其最优质量比电容分别为1 8 9F g 、1 8 4F g ， 体积比电容为7 9F c m 3 、8 6 5F c m 3 。用X 射线衍射仪、扫描电子显微镜、比表面 积测试仪观察其结构。最后通过对所得活性炭进行恒流充放电等测试发现，所制 木质活性炭具有较好的充放电效率、充放电稳定性以及大电流充放电特性好，适 合作为超级电容器用炭材料。 本文将制备的活性炭应用到铅炭超级电池中，发现可以提高其初始容量和循环 性能。碳材料对电池的容量影响较大，经添加了活性炭的样品中，活性物质利用 率均有提高，当活性炭的含量为2 时，放
7、电时间最长，活性物质利用率最高，达 7 5 6 ，比常规铅酸电池的活性物质的利用率提高了3 8 。当含量在2 以下时， 循环次数随着活性炭的含量逐渐增加。 本文将制备的高比表面积活性炭应用到水处理领域，获得了良好的吸附性能。 p H 值、废水浓度、吸附时间、活性炭的用量对最终吸附效果都有较大的影响。在 活性炭用量为2g L ，吸附时间为1h 的条件下，p H = 3 时吸附效果较好，吸附容量 为19 8m g g 。 摘要：活性炭；氯化锌；木屑；超级电容器；铅炭超级电池；铬废水 l I 硕上学位论文 A b s t r a c t A c t i v a t e dc a r b o n si
8、 Sat r a d i t i o n a la n dm o d e mm a n - m a d em a t e r i a l i th a sh i g h p o r o s i t y ，h u g es p e c i f i cs u r f a c ea r e aa n da d s o r p t i o na b i l i t y ，p e r f e c tc h e m i c a ls t a b i l i t y a n d g o o d m e c h a n i c a l s t r e n g t h e a s yr e g e n e r
9、a t i o n a f t e r u s i n g i n v a l i d S Oi tw a s e x t e n s i v e l yu s e di nm a n yf i e l d so fp e o p l el if e I nt h i sp a p e r ，h i g h - s u r f a c e - a r e aa c t i v a t e dc a r b o n sw e r ep r e p a r e df r o ms a w d u s t w i t hZ n C l 2a sa c t i v ea g e n tb ye l e
10、 c t r o c a lf u r n a c ea n dm i c r o w a v ef u r n a c e I m p r e g n a t i o n r a t i o 、f u m a c et e m p e r a t u r e 、a c t i v a t e dt i m ew e r e i n v e s t i g a t e di nt h i sp a p e r A ta i m p r e g n a t i o nr a t i oo f1 1 ，af u r n a c et e m p e r a t u r eo f5 5 0 。C ，
11、a n dah o l d i n gt i m eo f2h ， T h ey i e l da n dt a p p i n gd e n s i t yo fp o r o u sc a r b o n si s41 4 a n d0 4 2g c m 3 A c t i v a t e d c a r b o nw i t hh i g h - s u r f a c e a r e ah a sb e e np r e p a r e df r o ms a w d u s tb ya c t i v a t i o nZ n C l 2 t h r o u g hm i c r o
12、 w a v er a d i a t i o n C o m p a r e dt ot h eE Fa c t i v a t e dc a r b o n ，t h eM Wa c t i v a t e d c a r b o nh a say i e l do f3 9 6 a n dh i g h e rt a p p i n gd e n s i t yo fO 4 8g c m 3a tai m p r e g n a t i o n r a t i oo f1 1 ，af u r n a c ep o w e ro f 6 4 0W ：a n dah o l d i n gt
13、 i m eo f 7m i n A c t i v a t e dc a r b o n sp l a y sak e yr o l ei m p r o v i n gt h ep e r f o r m a n c eo fs u p e r c a p a c i t o r ， a n dt h ev o l u m e t r i cs p e c i f i cc a p a c i t i e sh a v eas i g n i f i c a n te f f e c to ne n e r g yd e n s i t yo f s u p e r c a p a c i
14、 t o r A c t i v a t e dc a r b o n sw e r ep r e p a r e df r o ms a w d u s tw i t hZ n C l 2a sa c t i v e a g e n tb ye l e c t r o c a la n dm i c r o w a v ef u r n a c ei nt h i sp a p e r ，t h eb e s ts p e c i f i cc a p a c i t a n c e i s18 9F ga n d18 4F g ，t h ev o l u m e t r i cc a p
15、a c i t a n c ei s7 9F c m 3a n d8 6 5F c m 3 T h e n X - r a yd i f f r a c t i o n ，s c a n n i n ge l e c t r o nm i c r o s c o p y ，s p e c i f i cs u r f a c ea r e at e s t e rw e r eu s e d t oo b s e r v et h e i rs t r u c t u r e F i n a l l y ，t h ec o n s t a n tc u r r e n t c h a r g
16、e - d i s c h a r g et e s t s o n a c t i v a t e dc a r b o ns h o wt h a tt h ec a p a c i t i v ec a r b o nb a s e do nc o c o n u ts h e l lh a sag o o d c h a r g ea n dd i s c h a r g ee f f i c i e n c y ，c h a r g ea n dd i s c h a r g es t a b i l i t ya th i g hc u r r e n ta n da g o o dd i s c h a r g ec h a r a c t e r i s t i c s ，w h i c hi ss u i t a b l ea sc a r b o ns u p e r c a p a c i t o r s I n
