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本论文以线性酚醛树脂为原料,利用悬浮法制得酚醛树脂微球。详细考察了酚醛树脂微球制备过程中工艺参数对树脂球粒径及其分布的影响,其中对分散剂聚乙烯醇(PVA)的用量、聚合度的影响以及作用机理进行了重点研究。以酚醛树脂微球为炭前驱体,经过二次固化、炭化,分别使用CO2、水蒸气和KOH对酚醛树脂炭微球进行活化,制得酚醛树脂基球形活性炭(PFSAC)并进行了分析表征,研究了PFSAC对CO2的吸附行为。本论文的主要内容为:
酚醛树脂微球的制备:考察工艺参数包括:PVA浓度;PVA聚合度;反应釜内的搅拌速率;成球终温;升温速率;固化剂的用量;PF乙醇溶液的浓度;油水比。发现PVA浓度、PVA聚合度和搅拌速率是影响粒径及其分布的主要工艺参数。确定了较优的成球工艺范围:PVA浓度(0.01~3)%;PVA聚合度(500~2400);搅拌速率(250~850)rpm;成球终温(110~150)℃;升温速率(0.1~2)℃/min;固化剂用量(6~24)%;PF乙醇溶液浓度(60~75)%;油水比(1:5~1:6)。本实验中制得酚醛树脂微球的平均粒径范围,最小为1.8μm,最大为589.5μm。
酚醛树脂基球形活性炭(PFSAC)的制备:研究了二次固化条件对PFSAC的性能影响。最优条件为在180℃下固化6h。研究了炭化升温程序对PFSAC的性能影响。确定了最优的炭化升温速率和炭化升温程序。使用CO2活化制得表面光滑球形度好的PFSAC,比表面积最大为1060m2/g,孔容为0.59cm3/g。使用水蒸气活化制得表面光滑球形度好的PFSAC,比表面积最大为1547m2/g,孔容为0.99cm3/g。
研究了酚醛树脂基球形活性炭(PFSAC)对CO2的吸附行为。本实验中PFSAC对CO2的饱和吸附容量可达2.49mmol/g。将不同孔径的孔容和CO2吸附量进行了关联。发现小于1nm的孔容和CO2吸附量之间呈较好的线性关系。