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活性炭对油烟的吸附性能
文章作者:韩研网络部 更新时间:2021-5-25 16:11:23

  活性炭对油烟的吸附性能,很多餐饮业油烟中包含许多致癌物质如醛和多环芳香烃。一般用生物洗涤和催化剂来进行烹调油烟净化,但复杂的操作条件和昂贵的成本是其主要的缺点。因此,迫切需要一种简单好用的降解和处理油烟的方法。活性炭由于其独特的性能被广泛应用,良好的孔结构和高的比表面积在在处理废气行业中大量使用。

  油烟处理用活性炭是使用磷酸作为活化剂,并用微波加热从生物质中制得活性炭。或者通过热解碳化,然后在氮气氛下活化生物质并用KOH活化来制备吸附剂。这种活性炭吸附剂可以很好地从水溶液中吸附六价铬。

  油烟吸附活性炭的制备和改性

  在典型的实验程序中,首先用水清洗农业废料生物质,然后在12°C的烤箱中干燥12小时。然后,将干燥的生物质以1∶3的重量比加入到60%的磷酸溶液中。将混合物置于箱型电阻炉中以在10℃每分钟的加热速率下在500℃下碳化和活化2小时。当其冷却至室温时,收集产物并用去离子水洗涤直至溶液的pH接近中性。最后,将产品干燥并存储在名为活性炭0的样品袋中。

  改性试剂是由FeSO4·7H2O和H2O2的制备溶液,并将溶液的pH值调节至3。将活性炭-0浸入改性试剂中,并在室温下放置过夜。将所得产物用去离子水洗涤至中性,并在烘箱中于50℃干燥,并将相应的样品称为活性炭-1。

  烹饪油烟中污染物的浓度测量

  如图1所示,在装满5g颗粒活性炭的采样管的入口和出口处收集3分钟的模拟烹饪油烟样品。采样重复3次。取出样品管中的颗粒活性炭,转移到烧瓶中,并使用超声仪用15mL四氯化碳洗涤5分钟。收集清洁液并将其转移到另一个烧瓶中(标记为A)。用10mL四氯化碳再次洗涤颗粒活性炭,并收集清洁液并将其转移到烧瓶A中。

  图1:用生物质,活性炭0和1处理烹饪油烟的实验设备示意图。

  实验后结果与分析

  图2显示了生物质、活性炭0和1对烹饪油烟的吸附穿透曲线。生物质、活性炭0和1的渗透时间分别为0.9、2.1和4.1小时,这表明活性炭1的作用时间在被测材料中较长。烹饪油烟的生物质、活性炭0和1的吸附量。烹饪油烟的生物质、活性炭0和1的吸附量分别为6.43、22.58和44.04mg/g,这表明活性炭1的吸附量比较大。因此,活性炭1表现出比活性炭0更好的吸附性能。

  图2:烹调烟气的不同吸附剂的吸附穿透曲线。

  进行了GC-MS分析,以鉴定生物质、活性炭0和1对烹饪油烟的吸附成分。发现烹调油烟的主要成分是醛和取代烯烃。我们分别对八家餐馆排气醛和酮进行了系统的研究,并发现,醛和酮(C1-C9)的浓度范围和百分比C1-C3的比例高于40%。吸附分析表示活性炭1对所有油烟成分均表现出较好的吸附能力,这是由于改性试剂的影响导致了主要的化学吸附性能。但是,活性炭对醛的吸附能力比对取代烯烃具有更好的吸附能力。这是因为醛化合物是一类具有很强化学反应性的挥发性有机化合物,很容易被活性炭吸附。

  为了进一步研究活性炭的吸附行为,通过比表面积和孔分析仪,SEM和FTIR对活性炭的形态和结构进行了表征。活性炭比表面积和多孔结构,与活性炭0相比,活性炭1的比表面积和孔体积减少,孔径略有增加,这是因为用改性试剂处理后,CO2的部分多孔微结构因H2O2的氧化而坍塌了。图3显示活性炭的SEM图像。大量物质被吸附在表面或填充在活性炭1的孔中(图3(c1-c2)),这证明了活性炭1的比表面积和孔体积的减少。

  图3:三种材料的SEM图像。生物质(a);活性炭-0(b);活性炭-1(c1)-(c2)。

  与活性炭-0相比活性炭-1具有更好的吸附能力,因为它富含羰基和羧基,可以与蒸煮烟气中的羧酸和醇反应以提高活性炭-1的吸附能力。而且,在活性炭-1的制备过程中,HO,Fe3+,Fe2+和H2O2等某些物质可能残留在活性炭的孔的表面或内壁上。这些物质可以氧化和分解吸附在活性炭表面的大多数油烟污染物,从而提高活性炭的吸附能力。

  为了处理油烟我们成功研发了一款活性炭,该活性炭被磷酸活化,然后调配的试剂进行改性,并研究了对烹饪油烟的吸附性能。结果表明,改性后的活性炭吸附效果好。活性炭的优异吸附性能是由于改性后在表面上产生了大量的羰基和羧基。基于相似的相容性原理,分析了活性炭对不同类型油烟污染物的吸附效果。发现对强极性官能团的吸附作用远大于对弱极性基团的吸附作用。与铁硅酸盐MEL沸石相比,活性炭在烹饪油烟的吸附方面也表现出更好的性能。

文章标签:椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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