基于機械力化學(xué)作用下草酸鉀法活性炭的研究及其對銅離子的吸附作用.pdf

1、機械力化學(xué)技術(shù)是機械能直接參與或引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的一種新思路，其作用原理是利用機械力作用于固體物質(zhì)的機械能誘導(dǎo)材料的組織、結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生變化，誘發(fā)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，以制備新材料或?qū)Σ牧线M(jìn)行改性處理。機械力化學(xué)技術(shù)具有使物料顆粒細(xì)化、改善顆粒分布均勻性、提高粉末表面活性、降低系統(tǒng)反應(yīng)活化能等作用，采用該方法進(jìn)行活性炭制備是一種新嘗試。
　　本文以杉木屑為原料，草酸鉀為活化劑，研究了基于機械力化學(xué)作用的活性炭制備方法。通過單因素試驗和響應(yīng)面

2、分析方法，考察主要活化工藝參數(shù)對活性炭得率及其吸附性能的影響，并確定活性炭制備的較優(yōu)工藝條件。采用Design-Expert統(tǒng)計軟件，建立活性炭制備過程的模型，依據(jù)建立的模型對活性炭的制備工藝進(jìn)行優(yōu)化，可得：以活性炭得率為目標(biāo)值的較優(yōu)工藝條件為活化劑比0.11，球磨時間31.10min，活化時間81.51min，可預(yù)測活性炭得率為26.27%；以碘吸附值為目標(biāo)值的較優(yōu)工藝條件為：活化劑比為0.46，球磨時間為55.37min，活化時間為

3、119.17min，可得預(yù)測碘吸附值為1364.63mg/g；以亞甲基藍(lán)吸附值為目標(biāo)值的較理想工藝條件為：活化劑比為0.38，球磨時間為59.03min，活化時間為115.73min，可得預(yù)測亞甲基藍(lán)吸附值為367.63mg/g。
　　通過孔隙分析儀、紅外分析、電鏡掃描等手段表征活性炭的孔結(jié)構(gòu)、表面官能團及表觀形貌等特征，為活性炭的應(yīng)用提供理論依據(jù)。基于機械力化學(xué)作用，以草酸鉀為活化劑制備的活性炭具有較高比表面積，可達(dá)1345.4

4、5 m2/g；其N2吸附-脫附等溫線屬于Ⅰ型，孔徑分布主要集中在1nm左右。
　　通過對物料的顆粒粒徑、晶體結(jié)構(gòu)等進(jìn)行表征分析，以探討機械力化學(xué)技術(shù)與活性炭制備工藝之間的關(guān)系及作用機理。在機械球磨過程中，杉木屑顆粒被粉碎，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。隨球磨處理時間的延長，顆粒粒度減小，晶體結(jié)構(gòu)無定形化，這些效應(yīng)有利于活性炭制備的炭活化，有助于提高活性炭吸附性能。
　　重金屬毒性大，在環(huán)境中易被別生物富集且不易代謝，嚴(yán)重污染環(huán)境，也會嚴(yán)

5、重威脅人類的生活和健康。本文以Cu2+為模型污染物，采用活性炭吸附法，選用了若干種活性炭為吸附劑，考察了幾種因素（Cu2+初始濃度、pH值、活性炭用量及吸附時間）對其吸附去除效果的影響，從中篩選出性能優(yōu)良的吸附劑。并對活性炭去除銅離子的吸附動力學(xué)進(jìn)行模擬（靜態(tài)吸附實驗法），為活性炭用于含重金屬離子廢水的處理提供科學(xué)依據(jù)。研究表明，以杉木屑為原料，基于機械力化學(xué)作用下草酸鉀活化法制備的活性炭對Cu2+具有最佳的吸附性能。隨Cu2+初始濃度