生物質(zhì)基納米多孔炭對(duì)陰離子染料吸附性能的研究.pdf

1、生物質(zhì)基納米孔炭由于具有高比表面積、高孔隙率、水熱穩(wěn)定性好及可再生等優(yōu)點(diǎn)，使其在印染廢水凈化領(lǐng)域引起人們的極大關(guān)注。然而，目前對(duì)于相似結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的染料分子在多孔炭材料表面的競(jìng)爭(zhēng)吸附研究報(bào)道相對(duì)較少。本論文內(nèi)容包括:
　　1.以佛手、桔子、柚子和橙子四種蕓香科植物類果皮為原料，氫氧化鉀為活化劑，相同反應(yīng)條件下，化學(xué)法制備了四種生物質(zhì)基多孔炭。氮?dú)馕綔y(cè)試表明四種多孔炭的比表面積分別是1866、2289、1359和1105 m2/g。

2、同時(shí)考察了結(jié)構(gòu)相似且分子量不同的金橙Ⅱ(OⅡ)和酸性鉻藍(lán)K(ACBK)兩種陰離子偶氮染料分子在四種多孔炭表面的吸附平衡等溫線和吸附動(dòng)力學(xué)。結(jié)果表明，四種多孔炭對(duì)兩種染料分子的吸附容量順序?yàn)?桔子炭(OⅡ:930 mg/g，ACBK:592mg/g)＞佛手炭（OⅡ:835 mg/g，ACBK:555 mg/g）＞柚子炭(OⅡ:645 mg/g,ACBK:446 mg/g)＞橙子炭（OⅡ:547 mg/g，ACBK:315 mg/g）;分子

3、量較小的金橙Ⅱ比酸性鉻藍(lán)K在佛手、桔子、柚子和橙子四種炭材料上的吸附容量分別高出36.3％、33.5％、30.9％和42.4％; Langmuir方程可以較好的描述四種炭的吸附平衡等溫線，吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　2.以白玉蘭落葉為原料，采取KOH活化法制備了白玉蘭葉基超級(jí)多孔炭材料。運(yùn)用對(duì)白玉蘭葉和對(duì)應(yīng)的炭材料進(jìn)行了表征。同時(shí)考察了在雙組分體系中，其對(duì)甲基橙(MO)和金橙Ⅱ(OⅡ)兩種陰離子染料的靜態(tài)吸附行為，包括吸

4、附劑用量、染料初始濃度、接觸時(shí)間、pH值等對(duì)吸附性能的影響。結(jié)果表明，白玉蘭葉基多孔炭的比表面積可達(dá)2834 m2/g，平均孔徑和孔容分別為2.23 nm和1.58 cm3/g，屬于微孔材料。在單組分體系中，白玉蘭葉基多孔炭對(duì)甲基橙和金橙Ⅱ的最大吸附容量分別為868 mg/g和1487 mg/g;在雙組分體系中，由于競(jìng)爭(zhēng)吸附作用，兩種染料分子的吸附容量明顯下降，分別為447(MO)和951 mg/g(OⅡ)，降低了48.5％和36.0％

5、。Langmuir模型較好的描述兩種體系下的吸附等溫線;吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　3.為進(jìn)一步提高吸附容量和選擇性，本文采用浸漬法，將鎳元素修飾在白玉蘭葉多孔炭孔道內(nèi)，運(yùn)用氮?dú)馕健呙桦婄R、透射電鏡、掃描電鏡能譜和X射線能譜等技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行表征測(cè)試，同時(shí)考察了其對(duì)吸附陰離子染料剛果紅的性能。結(jié)果表明，修飾前后，樣品比表面積從2834 m2/g，降低到2367 m2/g，孔容和平均孔徑從1.58 cm3/g，2.23

6、nm增加到了1.91 cm3/g和3.32 nm。TEM、EDS和XPS進(jìn)一步證明了鎳元素存在于炭材料的孔道內(nèi)。由于金屬陽(yáng)離子與陰離子染料分子的化學(xué)作用，極大的提高了吸附容量，最大平衡吸附容量為1780 mg/g。
　　本論文的工作表明，即使相似植物科目原料在相同工藝條件下制備的生物質(zhì)炭材料在結(jié)構(gòu)和對(duì)染料的吸附性能差異較大;染料分子量、π-π共軛、炭材料表面性質(zhì)等因素的綜合作用是影響吸附容量和選擇性的關(guān)鍵因素;在多孔炭孔道內(nèi)修飾金