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KOH處理的鉀嵌入效力，故意使用無氮酚醛樹脂衍生的活性炭珠粒，從而實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的CO 2吸附通過鉀插層可以從任何其他影響中劃分出來。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

　　使用酚醛樹脂作為前體的交流磁珠是用其他地方水熱法合成的。簡而言之，將六亞甲基四胺和酚醛清漆型酚醛樹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，將所得樹脂珠在110 ℃下干燥過夜，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。

　　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%)和無機(jī)物，這是預(yù)期的，因?yàn)闃悠穪碓从跓峤夂锌珊雎圆挥?jì)的雜質(zhì)的酚醛樹脂和生物質(zhì)來源的活性炭。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。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射線分析(EDX)。并在光譜儀上測(cè)量X射線光電子能譜，和在儀器上進(jìn)行X射線衍射(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)。