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文檔簡介
1、本文以絲瓜絡(luò)纖維為原材料,水溶性酚醛樹脂作為浸漬劑來制備活性炭纖維,研究了高強(qiáng)度生物質(zhì)活性炭纖維的制備、其表面物理化學(xué)性質(zhì)的表征及其應(yīng)用于吸附DCB廢水。
根據(jù)升溫速率,預(yù)氧化溫度,預(yù)氧化時(shí)間,活化溫度,活化時(shí)間來進(jìn)行正交試驗(yàn),得出了最佳的制備條件。最佳制備條件為升溫速率為8℃/min,預(yù)氧化溫度為200℃,預(yù)氧化時(shí)間為2 h,活化溫度為850℃,活化時(shí)間為90min。制備出最佳制備條件下的高強(qiáng)度生物質(zhì)活性炭纖維(HP-ACF
2、)。利用熱重分析研究了絲瓜絡(luò)纖維,水溶性酚醛樹脂,浸漬水溶性酚醛樹脂絲瓜絡(luò)纖維的熱解機(jī)理,分析了水溶性酚醛樹脂與絲瓜絡(luò)纖維可能存在的反應(yīng)。
選取正交試驗(yàn)的部分樣品與HP-ACF,對其進(jìn)行表面物理化學(xué)性質(zhì)表征。應(yīng)用掃描電鏡(SEM)、N2吸附-脫附等溫曲線、X射線衍射(XRD)對其表面物理性質(zhì)進(jìn)行表征;應(yīng)用傅里葉紅外光譜(FTIR)對其表面化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征。結(jié)果表明,通過掃描電鏡觀察,制備出的 ACF表面已經(jīng)發(fā)育生成類石墨片層結(jié)
3、構(gòu);ACFs的N2吸附-脫附等溫曲線形狀大致相同,都屬于 IUPAC分類法中的Ⅰ型吸附等溫線,以微孔為主,同時(shí)存在著少量的中孔,最終制得的最優(yōu)條件下產(chǎn)品HP-ACF,比表面積為422.47 m2/g,平均孔徑為1.820 nm,孔容為0.192 cm3/g;FTIR證明了高強(qiáng)度生物質(zhì)ACF表面含有羧基、羥基,并且證明絲瓜絡(luò)纖維在炭化活化過程形成了芳環(huán)化結(jié)構(gòu)。XRD分析表明絲瓜絡(luò)中纖維素,木質(zhì)素等的結(jié)構(gòu)被破壞,內(nèi)部分子發(fā)生重排,最終得到無
4、定形碳材料;通過萬能試驗(yàn)機(jī)對高強(qiáng)度生物質(zhì)ACF進(jìn)行抗壓強(qiáng)度的測試,抗壓強(qiáng)度可達(dá)0.246 MPa,可見高強(qiáng)度生物質(zhì)ACF具有一定抗壓能力。
選用最佳制備條件下制備的產(chǎn)品HP-ACF應(yīng)用于吸附DCB廢水。研究了溫度,pH,投加量對高強(qiáng)度生物質(zhì)ACF吸附DCB廢水的影響,結(jié)果表明:高強(qiáng)度生物質(zhì) ACF的吸附反應(yīng)為放熱反應(yīng),最佳吸附溫度為25℃;當(dāng) pH≤5時(shí), HP-ACF對DCB的去除率比較理想,當(dāng)pH>5時(shí),HP-ACF對DC
5、B的去除率急速下降;在吸附20 mg/L的DCB溶液時(shí),當(dāng)ACF投加量為1 g/L時(shí),高強(qiáng)度生物質(zhì)活性炭纖維對 DCB的去除率趨向于最大值,去除率達(dá)到98.29%;分別用Langmuir吸附等溫模型與Freundlich吸附等溫模型來擬合ACF吸附DCB廢水的吸附等溫線,相關(guān)度R2都大于0.95,采用Langmuir吸附等溫模型擬合結(jié)果更加吻合;采用偽一級吸附動力學(xué)模型和偽二級吸附動力學(xué)模型來擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),偽二級吸附模型擬合的相關(guān)系數(shù)為
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