综述:熔融盐与传统活化剂在活性炭生产中的对比:全面综述

【字体: 时间:2025年06月28日 来源:Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 5.8

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  (编辑推荐)本综述系统探讨了熔融盐作为创新化学活化剂在生物质制备活性炭(AC)中的优势,相比传统强酸/碱活化法,其能优化孔隙发育(microporosity)、调控表面化学性质,并降低碳烧蚀(burn-off),同时提升能源效率。熔融盐(如ZnCl2/Li2CO3共晶混合物)可回收利用,契合欧盟绿色新政(European Green Deal)的循环经济目标,为水净化、气体分离及储能领域提供高性能AC的可持续生产路径。

  

Abstract
熔融盐作为生物质制备活性炭(AC)的创新活化剂,展现出比传统化学活化法更优异的孔隙调控能力、表面化学修饰效率及碳保留率。其兼具热传导介质与催化剂功能,通过共晶混合物(如ZnCl2-KCl)实现单步碳化-活化,显著降低能耗。AC的微孔结构(300–2500 m2/g比表面积)可定向优化,适用于水处理、CO2捕集等场景,同时熔融盐的可回收性契合欧盟2050碳中和目标。

Introduction
欧盟绿色新政推动下,AC的可持续生产成为焦点。传统煤基AC每公斤排放9.5 kg CO2,而熔融盐活化生物质路线可减少19.6百万吨年碳排放(相当于580万辆汽车排放)。熔融盐(如Li2CO3)通过液相渗透均匀修饰生物质结构,其低蒸气压与高热容特性避免了传统活化剂的化学残留问题。

Thermochemical valorization of biomass
生物质热化学转化在熔融盐体系中实现“碳化-活化”耦合。熔盐作为物理屏障抑制O2接触,减少碳烧蚀,同时催化芳构化反应生成石墨化结构。例如,ZnCl2在315°C熔融后促进纤维素脱水,形成分级孔隙。

Activated carbon
AC性能取决于前驱体类型(如木质素>纤维素)与熔盐组成。ZnCl2活化稻壳可获得1,200 m2/g比表面积的AC,而Li2CO3更利于微孔发育(孔径<2 nm),对甲烷储存效率提升40%。

Molten salts
与离子液体(熔点<100°C)不同,熔融盐(如NaCl熔点801°C)在高温下保持液态稳定性。共晶混合物(ZnCl2-NaCl)可将活化温度从800°C降至600°C,节省30%能耗。

Thermochemical conversion in molten salts
熔盐体系的热传导效率使生物质内部温差<5°C,避免局部过热。KCl-LiCl混合物能选择性溶解木质素,产生蜂窝状碳骨架,其亚甲基蓝吸附量达550 mg/g,较传统KOH法提高25%。

Conclusions
熔融盐活化技术将AC生产的碳足迹降低50%以上,且废盐经蒸馏回收率>90%。未来需优化盐/生物质比例(建议1:2–1:4),并开发低成本熔盐(如海盐衍生混合物)以适配工业化放大。

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