生物質(zhì)基活性炭吸附染料及噻吩硫性能研究.pdf

1、隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和城市化水平的高速發(fā)展，染料廢水與燃油燃燒導(dǎo)致的污染問(wèn)題呈現(xiàn)日益嚴(yán)重的趨勢(shì)。由于具有發(fā)達(dá)孔隙率、高比表面積及表面特殊的化學(xué)性質(zhì)，“環(huán)保衛(wèi)士”活性炭被廣泛應(yīng)用在液相吸附分離領(lǐng)域。以農(nóng)林廢物為原料制備活性炭是生物質(zhì)能清潔轉(zhuǎn)化利用技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一，具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文主要從以下幾個(gè)方面展開(kāi)對(duì)生物質(zhì)基活性炭制備、吸附與分離性能的研究。
　　1.以廢棄的香榧種皮為原料，運(yùn)用氯化鋅化學(xué)活化法制備香榧種皮基活性炭。利用N2吸

2、附等溫線、XRD、SEM、FT-IR等手段對(duì)所制備活性炭的孔結(jié)構(gòu)、形貌、表面含氧官能團(tuán)等進(jìn)行了表征?？疾炝祟A(yù)處理、炭化和活化工藝條等對(duì)香榧種皮基活性炭的碘吸附值及比表面積的影響。結(jié)果表明，在預(yù)處理溫度120℃、預(yù)處理時(shí)間12h、炭化溫度400℃、炭化時(shí)間2h、活化溫度500℃、活化時(shí)間2h、升溫速率7℃·min-1、添加劑ZnCl2與香榧種皮炭化樣品的質(zhì)量比為5∶1的適宜條件下，可制備出孔容1.06mL·g-1、BET比表面積974.8

3、5m2·g-1、孔徑集中在1.60～3.10nm、亞甲基藍(lán)吸附值280.50mg·g-1和碘吸附值402.42mg·g-1的活性炭。
　　2.以廢棄的佛手渣為原料，經(jīng)過(guò)原料預(yù)處理、炭化、KOH浸漬和活化制備了佛手渣基活性炭。研究了佛手渣基活性炭脫除廢水中陰離子染料甲基橙和陽(yáng)離子染料亞甲基藍(lán)的性能。實(shí)驗(yàn)考察了染料初始濃度、吸附劑用量、吸附時(shí)間、溶液pH值和溫度對(duì)樣品吸附容量的影響。結(jié)果表明，佛手渣基活性炭對(duì)甲基橙和亞甲基藍(lán)的飽和吸附

4、容量分別為581.40和934.58mg/g，高于其它類(lèi)型的活性炭。運(yùn)用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)和顆粒內(nèi)擴(kuò)散三種動(dòng)力學(xué)模型描述了此吸附過(guò)程。兩種染料的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程滿足準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。Langmuir等溫吸附模型可以較好的描述佛手渣基活性炭對(duì)兩種染料分子的吸附行為。熱力學(xué)參數(shù)表明，甲基橙和亞甲基藍(lán)的吸附是自發(fā)吸熱吸附過(guò)程。
　　3.運(yùn)用表面氧化法用過(guò)氧乙酸對(duì)佛手渣基活性炭進(jìn)行表面改性，對(duì)改性后的活性炭進(jìn)行了N2吸附、FT-IR

5、和酸堿滴定等表征，并將其用于吸附燃油中噻吩硫化物評(píng)價(jià)中。結(jié)果表明，通過(guò)在25℃過(guò)氧乙酸處理18小時(shí)后，改性后樣品的孔容、比表面積和表面含氧官能團(tuán)(C=O，C-OH和COOH)的密度分別從0.55mL/g，1874m2/g和mmol/g提高到1.73mL/g，2736m2/g和2.23mmol/g。紅外光譜和酸堿滴定的結(jié)果表明，噻吩與活性炭表面的羰基官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)生成了羥基化合物。靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在30℃、攪拌速度250rpm/mi

6、n、劑油比1/20、反應(yīng)時(shí)間30min的條件下，改性后的佛手渣基活性炭具有最強(qiáng)的噻吩捕捉能力。Langmuir等溫吸附模型可以較好的描述此吸附平衡過(guò)程。氧化處理后樣品的硫飽和吸附容(43.12mg/g)高于很多報(bào)道過(guò)的炭質(zhì)材料。吸附飽和的吸附劑可以通過(guò)乙醇溶液洗脫的方式進(jìn)行再生，再生后的脫硫容量幾乎可達(dá)到100％。
　　本論文的工作表明廢棄的香榧種皮和佛手渣可以制備優(yōu)質(zhì)活性炭。兩種生物質(zhì)基活性炭在染料廢水凈化與燃油深度脫硫領(lǐng)域具有