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活性炭的功能和应用介绍,活性炭分离糖类的效果

2021-03-11 | 60

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活性炭分离糖类的效果

   糖类的提取分离用什么方法好呢? 糖类分离用活性炭的效果好吗? 糖是天然产物中广泛存在的丰富型极性、亲水和高度分支的有机化合物。 由于许多手性碳原子、异构体的可能性以及三维结构的若干差异,糖类的分离纯化很困难。 糖类分离用活性炭的原理有以上几点,分离过程中加入活性炭的柱子用于果糖浆的生产。 活性炭的复杂微孔为糖的分离提供了足够长的途径。 同时,表面官能团在活性炭和不同糖类之间形成不同的亲和性,有助于实现糖类选择性吸附分离的目的。 

   活性炭分离糖的原理通过在活性炭中的浸渍改性而活化,活性炭中的碳骨架的稳定性意味着锌不是以共价键,而是以配位或络合的形式与c骨架结合。 该结合形态是将表面的锌通过其自身的备用电子与糖分子结合。 考虑到羰基吸收峰的增加,羟基的数量的减少不是由于羧基上的羟基的减少,而是由于表面羟基的减少。 羟基数量的减少和含氧官能团数量的增加可能起因于介由ZnCl  2的热过程和氧化反应。 

   含氧官能团数的增加反而促进锌离子和活性炭表面的稳定结合。 表面羧基的丰度和稳定性对表面阳离子配合物的形成很重要,活性炭的吸附能力涉及到由羧基组成的阳离子配合物。 因此,浸渍基中的羧基和锌配合物的数量增加,活性炭的电子捕捉能力提高。 一般糖类可以与活性炭的羟基形成非特异性的氢键,也可以与活性炭的锌形成配位或络合结构。 羟基数量的减少削弱了活性炭和糖分子形成随机氢键的能力。

   因此,非特异性键数的减少相对地增加了糖异性端的Zn与羟基的特异性键数。 活性炭的特异性结合和非特异性结合的比例变化为糖类提供了更好的选择性。 活性炭分离目标糖的效果在直径24 mm的柱中加入活性炭,达到柱总高度的2/3,用上层色谱液瓶过夜。 从柱上的读取刻度溶出的过程中,高度不变。 将8种糖标准品(d-核糖、d-葡萄糖、d-果糖、乳糖、蔗糖、麦芽糖、蜜三糖、蜜三糖)溶解于蒸馏水中,制备0.5 M溶液。

   将8种不同的10 mL标准糖溶液混合,浓缩成糖浆状溶液,用于活性炭柱分离。 如标准解决方案所示的图1a、b那样,以特定的方法对8种糖类实现良好的特异性和分离性。 8种糖类的最低检出限为13-21g/mL。 三糖和二糖实现组间和组内的细微分离。 对于单糖,d-核糖、果糖和葡萄糖分离成功。 作为一对具有醛和酮形式的异构体,果糖和葡萄糖也有一定程度的分离。 用柱分离的8种糖的色谱图,柱中含有70%的ZnCl  

   2浸渍活性炭。 糖分子上的羟基都带有弱的负电荷,糖异构端的羟基被去质子化,碱存在时可以带有强的负电荷。 糖分子上的负电荷与交流表面上的锌正电荷的相互作用以及交流上的含氧官能团与糖分子上的羟基之间的氢键使溶出过程中糖的保持时间不同。 在复杂的孔结构中,糖间的保持时间差进一步扩大。 随着糖分子中碳原子数的增加,应分离的糖中电荷和结构的异质性更加显着。 

   因此,二糖和三糖组的分离性能优于单糖组。 糖类分离用活性炭的试验表明,ZnCl  2的浸渍增加了活性炭的孔隙率,产生了对糖分子具有高亲和性的微晶格结构。 化学特征表明,含锌新表面结构对8种糖有较好的选择性。 根据以上结构和化学性质的变化,糖类成功地用加有活性炭的色谱柱分离。 该方法也可以低成本广泛用于含糖废水的处理。



活性炭的功能和应用介绍

比活性炭大的是多孔碳物质,具有高度发达的微孔结构,是极其优良的吸附剂,每克活性炭的吸附面积相当于8个网球场。 其吸附作用由薹物理吸附力和化学吸附力实现。 六环炭的不规则排列,带来了活性炭的微多孔体积和高表面积的特性。 活性炭可以由木材、锯末、煤、焦炭、泥炭、木质素、果核、硬果壳、蔗糖纸浆、骨、褐煤、石油残渣等多种含碳物质制成。 其中煤和椰壳成为制造活性炭最常用的原炓。 活性炭的制造基本分为两个过程,第一个过程是脱水和碳化,加热原料,在170~600的温度下干燥,使现有有机物碳化约80%。 第二个过程是使碳化物活性化,通过使水蒸气等活性剂与炭反应来实现,在吸热反应中主要产生由CO和H2构成的混合气体,使加热后的碳化物燃烧到适当的温度(800~1000),燃烧所有可分解的物质活性炭的细孔根据细孔径的大小可以分为三种。 大孔:半径1000 - 1000000 A。 过渡孔:半径20 - 1000 A。 微孔:半径- 20 A。 不同原料制成的活性炭具有不同大小的孔径。 椰壳制活性炭具有最小的细孔半径。 木质活性炭一般具有最大的细孔半径,用于吸附大分子,几乎专用于液相。 在城市供水处理领域使用的第一种类型的粒状活性炭是用木材制成的,被称为木炭。 煤质活性炭的微孔大小介于两者之间。 在煤质活性炭中,褐煤活性炭比无烟煤活性炭具有更多的过渡细孔和较大的平均细孔径,因此可以有效地去除水中的大分子有机物。 通常水处理中使用的活性炭,表面积不一定过大,但需要过渡细孔多,平均细孔径大。 在日本市销售的液相用活性炭中,具有比表面积为850到1000m2/g、细孔容积为0.88到1.5ml/g、平均细孔半径为40到50A的特性。

活性炭功能概要:活性炭有高效的空气净化功能,活性炭能创造舒适清洁的环境,活性炭能保护人体健康,活性炭是看不见的空气过滤网,活性炭是其物理吸附和化学分解相结合的功能,空气中的甲醛常用的吸附剂、催化剂或催化剂载体,容易与空气中的有害气体充分接触,活性炭利用自身的空隙吸附将有害气体分子吸入孔内,吹出清爽干净的空气。 所以家族伙伴得不到活性炭。 活性炭的应用:活性炭广泛应用于工业农业生产的各个方面,如石化行业的无碱脱臭(精制脱硫醇)、乙烯脱盐水(精制填料)、催化剂载体(钯、铂、铑等)、水净化及污水处理。 电力行业发电厂的水质处理和保护化学工业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等脱色、精制食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色黄金行业的黄金提取、尾液回收; 环境保护行业的污水处理、废气及有害气体的管理、气体净化及相关行业的香烟过滤器、木地板防湿、吸臭、汽车汽油蒸发污染控制、各种浸渍剂液的制备等。 活性炭将来将有良好的发展前景和广阔的销售市场。


活性炭负载纳米银吸附磷酸盐


磷酸盐是地球自然生态系统中的重要营养素。 但是,排放到环境中的废水中的大量磷酸盐是水生环境富营养化的主要原因,引起严重的污染和经济问题。 磷酸盐污染的来源来自农业流出、生活废水、工业废水等人类的各种活动。 由于人类的活动(工业化等),近年来磷酸盐向水生态系统的排放在增加。 因此,在将废水排放到水生生态系统之前,去除废水中的磷酸盐很重要。 在地表水中,磷的主要溶解形态是正磷。 根据环境条件,微粒磷可以以各种形式存在。 这次我们测试了使用新的载银纳米粒子活性炭材料从水溶液中除去磷酸盐的效果。
加入纳米银粒子的活性炭的制备:活性炭原料首先用自来水清洗3次,用蒸馏水清洗3次,然后在100C的烘箱中干燥24小时。 然后,把干燥的原料压碎,过滤到1-2 cm大小的范围。 粉碎后的材料炉渣在炉中400C的缓热分解条件下加热2小时后研磨,再次筛选得到小于0.5 mm的粒径。 清洗新活性炭,在105C下干燥2小时,保存在密封袋中,进一步研究。 采用初期湿法浸渍技术将银纳米粒子负载在活性炭上。 通过在250 mL玉米瓶中以1.0-9.0%w/w的不同质量比混合银纳米粒子和活性炭来制造. 之后,在黑暗的环境下,在120 rpm下摇动烧瓶24小时。 浸渍后,过滤湿式粒子,在105C下干燥2小时,得到改性纳米银负载活性炭。 在分批模式吸附实验中,使用平均粒径小于0.5 mm的纳米银担载活性炭从水溶液中除去磷酸盐。
负载银纳米粒子的活性炭特征:表面结构是影响活性炭和负载银活性炭吸附能力的重要物理因素。 搭载银纳米粒子后,活性炭的表面积略有增加,平均细孔体积也增加了。 BET结果表明,添加纳米银粒子后,表面积和微孔体积略有增加。 这个增加可以通过活性炭中有扩散的纳米银粒子,以及活性炭上涂上纳米银粒子后产生新的细孔来说明。 纳米银是一个小粒子,其表面积比活性炭的表面积大。 EDS分析结果(图1a  ) )还显示,在活性炭上负载纳米银粒子时,活性炭内的钾元素将被释放。 存在白色微珠时,载银活性炭的表面物理形态发生显着变化(图2c、d  )。 这些白色珠子在活性炭的SEM图像中没有出现(图2a、b  ),表明银纳米粒子分布在活性炭的表面。 图1 :活性炭(a  )和载银活性炭的EDS光谱在(b  )前后吸附磷酸盐(c  )。 图2:(a,b  )活性炭和(c,d  )载银活性炭的SEM图像。

纳米银粒子和活性炭的浸渍比磷酸盐吸附的影响:为了评价各种浸渍率对改性活性炭的磷酸盐吸附能力的影响,以不同的纳米银粒子/活性炭质量比(1%、3.0%、6.0%和9.0% ),用负载了原始活性炭和纳米银粒子的活性炭进行预备实验属性。 在这个研究中,实验在252C的温度下,初期磷酸盐浓度为30 mg/L,吸附时间为60分钟,吸附剂量为1.2 g/L。 从图3可以看出,负载了纳米银的活性炭对磷酸盐的吸附能力比原始活性炭好。 当纳米银粒子和活性炭的浸渍率从0%增加到3.0%时,磷酸盐的吸附容量从7.38 mg/g增加到9.87 mg/g。 纳米银负载活性炭表面上银纳米粒子的存在可以引起更高的吸附能力。 但是,如果将纳米银粒子中的活性碳的浸渍率分别连续提高到6%和9%,磷酸盐的吸附容量就会稍微降低,降低到9.40 mg/g和9.38 mg/g。 另外,浸渍率增加时,磷酸盐的吸附能力增加。 这一结果的趋势与最近的研究相似,使用载有银纳米粒子的椰壳活性炭去除亚甲基蓝。

由以上可知,纳米银在活性炭中的浸渍率为3%,具有很高的磷酸盐吸附能力。 因此,进行了选择该材料的特征和之后的批量实验。 图3 :纳米银粒子和活性炭浸渍比磷酸盐吸附的影响。 首次测试了纳米银负载活性炭从水溶液中去除磷酸盐的效果。 该研究表明,在pH3环境下活性炭对磷酸盐的吸附效果较好,随着载银活性炭的量和接触时间的增加,对磷酸盐的吸附能力增加。 吸附容量也远远大于其他吸附剂,银载活性炭可以证明是吸附磷酸盐的优质材料。