1、附录 A：英文译文及原文 活性炭和活化海泡石颗粒对 NH3 和 H2S 吸附性能研究 作者： Molina-Sabio, J.C.Gonz_alez, F. Rodr_guez-Reinoso 光键词： A、活性炭 B、黏合 C、吸附 D、多孔性 从空气中分离气态化合物应用在很多工业领域。对于这种应用，使用活性粒 进行吸附相当普遍，这种颗粒在活化之前与适当的黏合剂混合后制成。然而，使用混合后的活性炭黏土颗粒吸附象氨和硫化氢这样的极性分子，会影响吸附效果，但是海泡石作为黏合剂加入黏土颗粒后，吸附效果会变的更好。 海泡石是一种纤维状硅酸盐，分子式是 Si12Mg6O30(OH)4(H2O)4,由很
2、多相互平行的纤维管状物构成 1。纤维的尺寸变化范围广，但是在很多情况下，长度为 10-5000nm,宽度为 10-30nm，高度为 5-10nm。如果在海泡石遇到水，它通过毛吸现象吸收水分，如果水继续渗透进去，就会形成松散的海泡石粉末。海泡石在自然界中广泛的存在，因此它经常作为其他材料一种黏合剂 2。 本课题主要研究海泡石、活性炭、和二者黏合后的颗粒作为一种吸附剂对废气中的氨和硫化氢的吸附性能的研究。 实验中，准备 4 份活性炭颗粒，其中一份在 850 C 蒸汽下加热活化，其他3 份加入化学试剂氢氧化钾进行活化 3。我们从实验样品的化学式中可以看到样品的制备过程。因此， C5-3由炭石在 50
3、0 C 温度下烧成粉末，再加入 3mol/L的氢氧化钾溶液，然后在 85 C 下加入大量的酸进行加热酸化处理。本实验用到的海泡石原料来自西班牙的 Yonclillos,并在实验的前天晚上在 100 C 左右做烘干处理。 对于吸附剂的后期制备 4，是将活化过的活性炭颗粒粉碎到合适的大小，一般不低于 100 目，然后再与海泡石粉末进行混合处理，在 110 C 左右进 行烘干，样品制成后其中海泡石的含量约为 70%、活性炭含量约为 30%。 本实验中氨和硫化氢的吸附条件为： 20 C、 1 个标准大气压 101.3kpa。这个压力要比 NH3和 H2S 的饱和蒸汽压（ P0） 0.857Mpa、 1
4、.773Mpa 要低的多。 吸附剂的多孔性在前面已经描述过了 3、 4。所有的活性炭微孔相当的多，但是微孔的不同尺寸决定了吸附剂的吸附量大小。用经过氢氧化钾活化过的 3种活性炭粉末对氮气进行吸附，在温度每增加 77K 情况下，三种活性炭吸附量大小顺序为 C8-0.5 C5-0.5 C5-3。经过高温活化过的活性 炭对氮气的吸附量和 C5-0.5接近。另一方面微孔大小的分布还与所用的化学试剂的浓度大小有关系。活性炭C8-0.5的孔隙与二氯甲烷（ 0.33nm）接近，活性炭 C5-0.5孔隙和苯相近，但是与 2-2二甲基丁烷相差较大，但是活性炭 C5-3孔隙和以上 3 中有机物都很相似。 海泡石与
5、活性炭吸附的不同点在于：（ 1）海泡石的表面含氧量较大，（ 2）海泡石的比表面积大，达到 191m2/g5，（ 3）由于海泡石内部含有的纤维管状微孔的存在，所以它的吸附量要比活性炭要小一些。 当 NH3 和 H2S 的密度分别为 0.61g/cm3、 0.78g/cm3,从 Dubinin-Radushkevich吸附等温线上可以得出吸附剂对于 NH3 和 H2S 的吸附效果，吸附剂对于 N2 的吸附容量可以从图 1 中看出来，从图上可以看到吸附曲线的斜率较小。注意到这一点相当重要，多数的吸附剂微孔吸附量与以上 3 种吸附剂的吸附量相似。样品C5-3微孔分布相对于其他吸附剂而言更加密集，对于
6、NH3 的吸附量要比对 H2S 的吸附量要低，而对 NH3 和 H2S 吸附量都比对 N2 的吸附量要低。 将表面相互吸附作用同特征曲线作比较是一个很好的方式，比如液体，可以绘制吸附曲线进行比较。有一个典型 的例子，图 2 中包含了活性炭 C5-3和 S 型海泡石的吸附曲线，活性炭表面对于被吸附物的吸附作用能量是吸附剂微孔的作用，与被吸附物的关系不大。因此，活性炭的多孔性是影响 NH3 和 H2S 的主要因素，微孔的吸附作用近似在吸附剂内部充人了 N2。 这与海泡石的性质有关，图 2b 显示出氨与 H2S 相对于 N2 而言，前者的吸附能量是很强的，因此表明了具体的相互作用和一些不确定的因素有
7、很大的关系。从图 1 中，海泡石的微孔对 N2 的吸附容量为 0.11cm3/g，和对 H2S 的吸附容量接近。海泡石对于氨的强有力吸附已经有很多人通过实验验证过了 6，前人的研究表明只要对海泡石表面进行酸化以后，这种作用就会变的很明显。因此，在对海泡石进行酸化的过程中，适当的增加酸的浓度，对于海泡石对氨的吸附能力就会大大提高。 为了验证这种表面的相互作用随酸的浓度增加而增加，我们做如下实验：用不同浓度的硝酸（浓度分别为 0.1、 0.5、 1.0 和 1.5mol/L）对 S 型海泡石进行酸化处理，硝酸和海泡石的液固比为 0.7ml/g，如图 3 所示，酸化结果是对于氨的吸附量大大的增加了，
8、但是在温度为 77K 情况下，对于 N2 吸附量却相应的减少了，原因是由于海泡石中的 Mg2+正离子 的结构发生了改变，同时内部的纤维状管道遭到了阻塞，所以才会出现上述的情况。 .在 20 C 时，活性炭 -海泡石颗粒和海泡石、活性炭颗粒对于 NH3 和 H2S 的吸附量很接近。当 活性炭 -海泡石颗粒中海泡石的用量减少时，颗粒的吸附能力也随之下降了。从实验结果似乎可以看出，海泡石在其中充当了两重角色：一是作为黏合剂，一是作为吸附剂。海泡石其中的极性结构对它的吸附容量有很大影响。此外，从吸附等温线上所获得的吸附容量与把其中两种组分分别在等温线上查到的吸附容量之和是一致的。同时实验也表明，对于 N2 的吸附量也是差不多的，由此可以 说明海泡石作为一种黏合剂，不会阻止也不会去减少对 NH3 和 H2S的吸附能力。
