球形鉀摻雜活性炭，球形活性炭珠的均勻直徑CA。 水熱合成可制得0.6-0.8mm的高機(jī)械強(qiáng)度。為了優(yōu)化這些吸附劑對(duì)于燃燒后燃燒捕集的性能，已經(jīng)研究了通過(guò)KOH處理的鉀嵌入效力，故意使用無(wú)氮酚醛樹(shù)脂衍生的活性炭珠粒，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的CO 2吸附通過(guò)鉀插層可以從任何其他影響中劃分出來(lái)。在25 ℃和0.15 巴的CO 2分壓下，鉀插入的活性炭的吸附容量從未處理的碳的0.79mmol / g 幾乎增加到1.51 mmol / g，而對(duì)形態(tài)和機(jī)械強(qiáng)度的影響相對(duì)較小。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有略多于CA。需要1 重量%的鉀以提供插入的最大益處，這增加了表面極性和對(duì)CO 2的親和力。由于吸附熱的適度增加(32-40kJ / mol相比于原始活性炭的27kJ / mol)，加上快速吸附動(dòng)力學(xué)，活性炭鉀改性珠的CO 2吸收顯著增加，這表明整體能量損失潛在地優(yōu)于強(qiáng)堿性聚乙烯亞胺和其他基于胺的固體吸附劑系統(tǒng)用于活性炭吸附。

　　原料活性炭珠的制備

　　使用酚醛樹(shù)脂作為前體的交流磁珠是用其他地方水熱法合成的。簡(jiǎn)而言之，將六亞甲基四胺和酚醛清漆型酚醛樹(shù)脂的溶液溶解在甲醇中，接著混入聚乙烯醇(PVA)水溶液中，然后 在高壓釜中攪拌(400RPM)下將混合物加熱至130 ℃達(dá)1 小時(shí)。用大量去離子水洗滌后，將所得樹(shù)脂珠在110 ℃下干燥過(guò)夜，然后在830 ℃在N 2中碳化1 小時(shí)，然后 在相同溫度下再蒸汽活化1 小時(shí)以獲得母體原料活性炭珠(表示為PR0)。

　　活性炭KOH處理

　　將 5g粗活性炭??珠用 50ml KOH水溶液浸漬24 小時(shí)。在70 ℃ 的真空烘箱中干燥過(guò)夜，確保所有樣品完全蒸發(fā)后，將樣品在水平管式爐中以3 ℃/ min 從環(huán)境溫度加熱至預(yù)選的處理溫度，并保持在溫度一個(gè)小時(shí)。然后用去離子水洗滌樣品直到獲得中性濾液。表1中總結(jié)了用于浸漬的不同KOH / AC質(zhì)量比和制備中使用的各種化學(xué)活化溫度以及樣品名稱(chēng)。

　　化學(xué)成分

　　我們之前的工作已經(jīng)表明，母體活性炭珠樣品(PR0)不含氮(小于0.01 重量%)和無(wú)機(jī)物，這是預(yù)期的，因?yàn)闃悠穪?lái)源于熱解含有可忽略不計(jì)的雜質(zhì)的酚醛樹(shù)脂和生物質(zhì)來(lái)源的活性炭。XRF表明在700 ℃下活化的鉀摻雜活性炭樣品的鉀濃度在14-22 重量%的范圍內(nèi)。然而，XPS數(shù)據(jù)表明表面鉀濃度相當(dāng)?shù)停缘陀?0 重量%。這揭示了大部分鉀已經(jīng)有效地嵌入在活性炭珠內(nèi)。由于在活性炭珠的外表面上形成一些結(jié)晶的鉀化合物簇是明顯的(見(jiàn)圖1)，所以難以精確地將嵌入的鉀量與制備方法中使用的鉀摻雜活性炭質(zhì)量比聯(lián)系起來(lái)。但是，必須強(qiáng)調(diào)的是，使用相同的程序和條件制備的材料是相當(dāng)可重復(fù)的。

　　圖1。鉀摻雜活性炭樣品的SEM圖像顯示在干燥過(guò)程中在處理的活性炭的外表面上形成成簇的鉀化合物。

　　樣品的表征

　　在分析儀上進(jìn)行-196 ℃ 的N 2的物理吸附 。在進(jìn)行任何測(cè)量之前，將所有活性炭樣品在120 ℃ 脫氣過(guò)夜。]累積孔隙體積(V 總計(jì))由大約在P / P 0處吸附的氮?dú)饬坑?jì)算。0.99，并且通過(guò)4V total / S BET計(jì)算平均孔體積。微孔體積(V 微)和表面積(S 微)由t -繪圖法確定。

　　所選活性炭樣品的X射線(xiàn)熒光(XRF)在光譜儀上進(jìn)行。在用掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)上分別觀察它們的形態(tài)。能量色散X射線(xiàn)分析(EDX)。并在光譜儀上測(cè)量X射線(xiàn)光電子能譜，和在儀器上進(jìn)行X射線(xiàn)衍射(XRD)。為了確定洗滌后鉀摻雜活性炭珠的剩余鉀量，使用熱重分析儀(TGA，Q600，TA儀器，灰化，樣品首先在120 ℃下脫水20 分鐘，然后加熱到600 ℃ 20的增長(zhǎng)率 ℃/分鐘，然后等溫40 分鐘)。用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀分析所得灰燼。

　　鉀摻雜活性炭可以為大多數(shù)研究的聚乙烯亞胺基吸附劑提供良好的替代方案，以改善燃燒后捕獲的能量損失低溫固體吸附劑循環(huán)技術(shù)。