褐煤基中孔磁性活性炭的制备

姚 鑫， 杨 川， 张 博， 张 军， 解 强

(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院，北京100083)

0 引 言

应用领域的不断拓展对活性炭的孔隙结构提出了更为严格的要求。在传统的吸附应用中，发达的微孔结构(孔径d ＜2 nm)有助于提高活性炭对气体分子和小分子物质的吸附能力［1－3］，良好的中、大孔发育能有效提高吸附速率，增强对大分子污染物的脱除能力［4－6］;在催化剂载体的应用中，中、大孔有助于催化剂的均匀分散［7－8］;在用作超级电容器材料时，中孔活性炭能有效提高电容量，并具备良好的循环性能［9－10］。

中孔活性炭的制备方法主要包括聚合物混合物炭化法［11］、有机凝胶炭化法［12］、模板法［13］和催化法等。前三种方法主要以有机聚合物为原料。催化法适应性强，原料来源广，适合用于煤基活性炭的孔结构调节，目前催化剂多以Ca 和Fe 系化合物为主［14－16］。此外，煤种对活性炭的孔结构亦有较大影响，低变质程度的煤、较高变质程度的煤更易形成良好的中孔发育［17］。

为解决使用后活性炭的回收问题，众多学者作了相关研究，其中，给活性炭赋磁，采用磁选的方法分离、回收活性炭，是经济、高效的技术途径之一。磁性活性炭(Magnetic activated carbon，MAC)的制备主要采用黏结、混合、浸渍等方法将磁性添加剂与成品活性炭相结合，但该类方法易堵塞活性炭的孔结构，造成活性炭比表面积减小。郝雯雯等［18－19］采用将赋磁剂添加进原料的方法，验证了一步制备磁性活性炭的可行性。

笔者选用低变质程度的褐煤为原料，以Fe3O4为磁性和催化双功能添加剂，催化活化制备中孔活性炭，考察Fe3O4的添加对活性炭磁性能和孔结构的影响，探讨活化参数对磁性活性炭孔结构的影响规律，以得到中孔磁性活性炭制备的较优工艺条件。……