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活性炭中去除钾离子
文章作者:韩研网络部 更新时间:2018-1-11 15:09:36

  活性炭中去除钾离子,为了生产超低电容量的低钾离子(K+)的纯活性炭,在盐酸(HCl)洗涤的基础上,采用新型氧化-超声波处理方法处理由氢氧化钾活化的椰壳活性炭。之所以活性炭产品展现出高钾离子由于氢氧化钾活化的工艺限制,导致已经形成的活性炭孔隙被阻塞,这对超级电容器的比电容和循环寿命有负面影响。因此,有必要从交流电中的超级活性炭中去除钾离子,以期大大提高超级电容器的电化学性能。

  一般情况下,活性炭中存在的钾离子常常在孔隙中扩散,氯化氢洗涤不能有效去除。尽管超声波振荡对于将钾离子分散到溶液中是有效的,但是氧化过程能够减弱活性炭孔壁与钾离子之间的作用力,导致活性炭样品的深度净化。因此,在利用新型的氧化-超声波处理来降低活性炭中的钾离子含量。钾离子含量对活性炭性能的影响将体现在物理和电化学性能上。

  从活性炭样品中去除钾离子

  钾离子的移除过程中包含两个步骤。在第一步中,分别用100ml 0.3,0.5,0.7,1.0和1.2wt%的HCl溶液浸渍2.0g所获得的活性炭。然后将混合物在电热恒温水箱中在80℃下搅拌30-150分钟。氧化-超声波处理用于在第二步中深度净化氯化氢洗涤的活性炭。在超声波振荡器中,将100ml不同重量比的0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0重量%的H2O2溶液与2.0g 氯化氢洗涤的活性炭在10-80℃混合2-10小时。最终处理过的样品在120℃真空条件下干燥过夜。之后,所得活性炭样品分别被命名为ac-W,AC-WH和AC-WHU,分别对应于水,氯化氢和氧化- 超声处理。

  影响钾离子去除过程的因素

  盐酸处理对交流钾离子含量的影响

  在本文中,首先用氯化氢溶液处理活性炭(AC-W)样品以除去钾离子。详细研究了氯化氢溶液的处理时间和质量分数的影响。从图1(a)可以看出,氯化氢溶液的质量分数与钾离子含量之间的关系为90 min。图中还显示随着氯化氢溶液质量分数从0增加到1.0 wt%,钾离子含量呈现明显的下降趋势。过量的酸根离子导致钾离子在电双层过程中从交流困难中消除,形成于钾离子表面。因此,HCl溶液的最佳质量分数为1.0重量%。

  图1(b)显示了钾离子含量与HCl溶液质量分数为1.0 wt%的处理时间之间的关系。钾离子含量从1242mg / kg显着降低到417mg / kg,处理时间从30min增加到2h,2h后不再发生变化。因此,选择120 min的处理时间和1.0 wt%的HCl溶液作为整个实验的最佳处理条件,相应的活性炭样品称为AC-WH 1%/ 120min。

  图1。氯化氢溶液的质量分数和处理时间对活性炭的钾离子含量的影响。

  氧化-超声波处理对活性炭的钾离子含量的影响

  然后对活性炭(AC-WH 1%/ 120min)进行氧化 - 超声处理以深度除去钾离子。研究了H2O2溶液的质量分数,超声温度和超声时间对活性炭中钾离子含量的影响。得到的结果和图2所示。H2O2溶液的质量分数在超声时间6小时和超声温度60℃下在0-1.0重量%的范围内。表明不含H2O2的活性炭的钾离子含量处理量为256 mg / kg,大大低于活性炭(AC-WH 1%/ 120min)和417 mg / kg,这与超声波作用能够加速固体间的液体传质过程,促使交流孔内的一些非碳化物质与钾离子一起分散到溶液中。从图2(a)可以看出,活性炭的钾离子含量从256显着降低到61 mg / kg,此后当H2O2溶液的质量分数从0增加到0.6 wt%时,基本保持不变。。因此,可以说H2O2处理对生产低钾离子含量的活性炭有很大的影响。一方面,作为氧化剂,H2O2溶液可以减小钾离子和活性炭孔壁之间的作用力,使其容易转移到溶液中。另一方面,活性炭中的钾离子可以与一些有机基团以化学键的形式共存,这些有机基团可以通过H2O2溶液的存在而被破坏,使得可以有效的去除活性炭中的钾离子。

  图2。(a)H2O2溶液的质量分数,(b)超声温度和(c)超声时间对活性炭的钾离子含量的影响。

  这次内容中,使用新型的氧化-超声波过程深层去除活性炭的钾离子。实验结果表明,用1.0%氯化氢溶液洗涤活性炭样品120分钟,然后用0.6wt%H2O2溶液在60℃下在超声波振荡器中处理8h具有非常低的钾离子含量约46毫克/公斤。

文章标签:椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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