脫硅稻殼基活性炭的制備及應用.pdf

1、活性炭具有較大的比表面積和豐富的孔隙結構，被廣泛應用于化工、環(huán)保、醫(yī)藥、國防和食品等各個領域。目前活性炭的生產主要以煤質活性炭為主。由于煤炭價格的日益攀升和煤炭的不可再生性，尋找一種價格低廉、可再生的新材料替代煤炭生產活性炭已成為該領域的研究熱點之一。
　　稻殼富含硅元素，可用于生產白炭黑。提取白炭黑后的稻殼殘渣一般作為廢料進行處理，不僅浪費了資源而且污染了環(huán)境。本文利用生產白炭黑的稻殼殘渣為原料，水蒸氣活化法制備活性炭，不僅可以

2、解決廢料堆積帶來的污染，而且拓寬了制備活性炭的原料來源，實現(xiàn)了資源的多級利用。
　　首先，本文以脫硅稻殼殘渣（簡稱DRH）為原料，采用水蒸氣活化法制備稻殼基活性炭，考察了活化溫度、活化時間和水蒸氣用量對碘吸附值的影響。利用響應面實驗設計(簡稱RSM)優(yōu)化出制備活性炭的最佳工藝條件，并對優(yōu)化結果進行了驗證。根據(jù)對模型方差和相關系數(shù)的分析，說明RSM建立的理論模型是可靠的。利用RSM方案優(yōu)化出的制備條件為:活化溫度為946℃，活化時間

3、為31.2min，水蒸氣量∶DRH=3∶1(g/g)。所得活性炭的碘吸附值為970.06mg/g，亞甲基藍吸附值為325.38mg/g，產率為31.36％。
　　其次就稻殼基活性炭對廢水中靛藍和苯胺的吸附性能進行了研究，主要考察了吸附時間、溶液pH值、吸附劑用量、初始濃度和溫度等對吸附的影響。結果表明:活性炭對靛藍和苯胺的吸附平衡時間分別為300min和100min。在298K時，活性炭對靛藍和苯胺的飽和吸附量分別為1.05mmo

4、l/g和1.14mmol/g。升高溫度有利于活性炭對靛藍的吸附，不利于對苯胺的吸附。
　　用Langmuir、Freundlich、Koble-Corrigan、Temkin、Redlich-Peterson等溫線模型對活性炭吸附靛藍和苯胺的實驗數(shù)據(jù)進行非線性擬合分析，結果表明:Koble-Corrigan和Temkin等溫模型能夠很好的描述活性炭對靛藍的吸附行為，Langmuir和Temkin模型能夠較好的描述活性炭對苯胺的吸附

5、行為。動力學研究結果表明準二級動力學模型能夠很好的描述活性炭對靛藍和苯胺的吸附過程，顆粒內擴散過程不是唯一的控制步驟，吸附過程由膜擴散和顆粒內擴散聯(lián)合控制。
　　稻殼基活性炭對靛藍和苯胺的雙組分競爭體系表明，靛藍和苯胺組成的混合體系具有一定的競爭作用。雙組分吸附等溫線表明，F(xiàn)reundlich吸附模型能夠很好的描述雙組分吸附競爭行為。
　　采用比表面積分析儀、紅外光譜儀和掃描電鏡等現(xiàn)代分析手段對稻殼基活性炭進行了結構表征。稻