磁性碳微球的制備、改性及應(yīng)用.pdf

1、近年來，碳微球作為一種新型碳材料在催化和吸附領(lǐng)域得到應(yīng)用并逐步發(fā)展成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)。碳微球因具有規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和良好的耐熱性能，被認(rèn)為是一種具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和良好市場(chǎng)前景的催化劑載體和吸附劑前驅(qū)體。本文分別以Fe3O4和葡萄糖為賦磁劑和碳源，采用水熱法制備出磁性碳微球，分別使用濃硫酸和KOH對(duì)磁性碳微球進(jìn)行酸改性和堿改性，制備得到具有磁響應(yīng)性能的固體酸催化劑和碳微球吸附劑，不僅可以在催化和吸附領(lǐng)域得到應(yīng)用，而且還可以利用磁

2、分離技術(shù)對(duì)其進(jìn)行快速、高效的分離和回收。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)分別以Fe3O4和葡萄糖為賦磁劑和碳源，在葡萄糖濃度為0.3mol/L，水熱溫度為190℃，水熱時(shí)間為4h的條件下，制備得到分散性良好、粒徑均一的具有磁響應(yīng)性能的磁性碳微球。
　　(2)采用濃硫酸對(duì)磁性碳微球進(jìn)行磺化，在濃硫酸使用量為15mL，磺化溫度為120℃，磺化時(shí)間為8h時(shí)，催化劑的酸密度為2.84mmol/g，飽和磁化強(qiáng)度為4.25emu/g。在油

3、酸與甲醇的酯化反應(yīng)中，催化劑具有良好的催化性能，當(dāng)催化劑用量為油酸質(zhì)量的7.5％，醇酸摩爾比為24∶1，酯化溫度為90℃，酯化時(shí)間為3h時(shí)，油酸的酯化率達(dá)到89.43％。此外，催化劑具有良好的重復(fù)使用性、熱穩(wěn)定性和一定的磁響應(yīng)性能。
　　(3)采用KOH對(duì)磁性碳微球進(jìn)行活化造孔以改善其吸附性能，隨著KOH濃度、活化溫度和活化時(shí)間的升高，磁性碳微球吸附劑的產(chǎn)率逐漸降低，亞甲基藍(lán)吸附性能先升高后降低。在KOH濃度為30％，活化溫度為8

4、50℃，活化時(shí)間為60min的條件下，吸附劑吸附亞甲基藍(lán)的性能最好，吸附劑的比表面積、孔容積和微孔孔隙率分別為793.55m2/g、0.51m3/g、62.75％，飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到10.61emu/g，可以在外加磁場(chǎng)的作用下快速地從吸附體系中分離。吸附劑吸附亞甲基藍(lán)的過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，在亞甲基藍(lán)濃度為200mg/L，吸附劑用量為0.02g，吸附溫度為55℃，吸附時(shí)間為60min，pH為11的條件下，吸附劑的亞甲基藍(lán)吸附量達(dá)到35