牛糞活性炭的制備及性能研究.pdf

1、本文以畜禽糞便之一的牛糞為原料制備吸附材料活性炭，主要研究了活性炭的制備工藝條件、活性炭表面性質(zhì)表征、活性炭對染料的吸附性能包括熱力學(xué)和動力學(xué)特征以及處理模擬的含重金屬廢水的吸附性能。
　　 首先通過對ZnCl2、KOH、H3PO4、CaCl2、(NH4)2HPO4等五種活化劑浸漬牛糞制備活性炭進(jìn)行了研究，通過對樣品得率大小和碘吸附值大小的比較，最終篩選出(NH4)2HPO4為制備牛糞活性炭的最適活化劑。確定(NH4)2HPO4

2、為最適活化劑后，以得率、碘和亞甲基藍(lán)吸附值為評價指標(biāo)，進(jìn)一步考察了制備過程中活化劑濃度、固液質(zhì)量比、活化溫度、活化時間等因素對自制牛糞活性炭吸附性能的影響。采用正交優(yōu)化實驗設(shè)計，確定了最佳制備工藝條件為:(NH4)2HPO4溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)30％，固液質(zhì)量比13，活化時間60min，活化溫度700℃。在最佳工藝條件下制備的活性炭平均得率為47.18％，碘吸附值平均值為671.39mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值平均值為8.12mL/0.1g。

3、>　　 利用比表面積及孔徑分析儀，采用N2吸附-脫附等溫線，依據(jù)BJH法和BET原理分析了牛糞活性炭的孔徑分布和孔容以及比表面積。研究結(jié)果表明，在最優(yōu)條件下制得的牛糞活性炭比表面積為730.8m2/g,總孔容積為0.443cm3/g，中孔容積和微孔容積分別為0.285cm3/g和0.149cm3/g，中孔比例64.4％，平均孔徑2.422nm。利用掃描電鏡對活性炭的表面形貌進(jìn)行了觀察，結(jié)果表明活性炭表面比較粗糙，呈現(xiàn)凹凸不平、蜂窩狀結(jié)

4、構(gòu)，并且表面存在發(fā)達(dá)的、孔徑大小不一的孔結(jié)構(gòu)，孔的形狀多樣。采用傅里葉紅外光譜(FT-IR)和XRD射線衍射對活性炭的表面化學(xué)官能團以及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，自制的牛糞活性炭可能含有醇羥基、羧基、酚羥基、氨基以及含磷基團等官能團，經(jīng)過活化后的產(chǎn)品中一部碳原子形成了比較穩(wěn)定的片層石墨結(jié)構(gòu)。以結(jié)晶紫為吸附質(zhì)，考察了活性炭的吸附性能，并考察了吸附熱力學(xué)和吸附動力學(xué)特性。研究結(jié)果表明，Langmuir模型和Freundlich模型都能

5、對自制牛糞活性炭吸附結(jié)晶紫的過程進(jìn)行較好的描述，Langmuir模型更適合描述活性炭吸附結(jié)晶紫的過程;結(jié)晶紫在活性炭上的吸附動力學(xué)特性更符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。
　　 對自制牛糞活性炭用于模擬含Cu2+和Cr(Ⅵ）重金屬廢水的處理進(jìn)行了研究，并與商業(yè)活性炭作對比。主要考察了投加量、吸附時間、溫度和pH值等因素對活性炭吸附Cu2+和Cr(Ⅵ）吸附量的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于初始濃度為1.2mmol/L的Cu2+廢水和0.6mmol/