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球形活性炭兼具发达的孔隙结构和优异的机械性能,能够克服传统活性炭强度差、易掉粉等瓶颈问题,在血液净化、吸附与催化等领域具有广阔的应用前景。本工作以大孔聚苯乙烯基树脂球为原料,通过磺化、炭化和活化过程,制备得到高比表面积球形活性炭。系统研究了水蒸气活化条件(水蒸气流量、活化时间)及磷酸、氯化锌化学活化条件(浸渍比、活化温度)对孔隙结构的影响,考察了不同孔隙结构的球形活性炭对维生素B12的吸附性能,得到以下主要结论。1、大孔聚苯乙烯基树脂球的磺酸程度决定了炭化得率,而发烟硫酸的浓度、硫酸/树脂质量比、磺化温度和磺化时间等磺化工艺影响磺化程度。为了提高树脂球炭化收率,得到以下最佳磺化条件:采用50%发烟硫酸为磺化剂,硫酸/树脂质量比为8,磺化温80℃,磺化时间16 h。磺化后的树脂球磺酸基含量为5.5 mmol/g,炭化收率高达43.3%。2、采用水蒸气物理活化法制备得到球形活性炭。通过改变水蒸气活化时间及水蒸气流量,能够制得球形活性炭比表面积在1021-1634 m2/g、孔容在0.72-1.21 cm3/g范围内调控。结果表明,随着活化时间的延长,活性炭的比表面积、微孔及中孔含量都逐步增加。3、采用磷酸化学活化法制备了高中孔率球形活性炭。相比微孔结构,磷酸活化温度及浸渍比对中孔结构影响更加明显。当浸渍比为2、活化温度为750℃时,所制球形活性炭比表面积为1438 m2/g,总孔容为1.38 cm3/g,中孔孔容为0.77 cm3/g。4、采用氯化锌活化法也能制备得到形状完好的球形活性炭。通过改变活化温度及浸渍比,可实现球形活性炭比表面积在838-1921 m2/g、总孔容0.69-1.18 cm3/g范围内调控。随着浸渍比增加,球形活性炭的比表面积、总孔容及微孔含量逐渐增加。5、分别研究了三种活化工艺所制备的球形活性炭对维生素B12的吸附性能。所有球形活性炭吸附等温线均符合Freundlich吸附方程,动力学曲线均符合二级动力学方程。中孔含量越高,维生素B12的吸附能力越强。因而,磷酸活化法是最为理想的制备高吸附性能球形活性炭方法。