核桃殼水熱活性炭的制備及其吸附性能的研究.pdf

1、核桃殼是一種分布非常廣泛的典型廢棄生物質(zhì)，是一種可再生、易生物降解的環(huán)境友好型天然資源。核桃殼作為制備炭材料的原料，可將廢棄生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為一種制備簡單、性能優(yōu)良的炭材料，是處理環(huán)境污染物的新型的環(huán)保材料。水熱炭化制備水熱炭材料是近年來研究功能性炭材料的課題。本研究選擇核桃殼水熱炭作為制備活性炭材料的前驅(qū)體，建立了制備水熱活性炭的方法并對制備的水熱活性炭材料各性能進行表征，結(jié)果如下:
　　(1)在密閉的容器里，以水作為溶劑，溫度對

2、水熱炭化過程的影響最為顯著，調(diào)節(jié)溫度在180-250℃范圍內(nèi)的變化，利用掃描電子顯微鏡、紅外光譜、元素分析等手段表征產(chǎn)物，在溫度240℃水熱條件下，碳含量達到70.31％，且制備的炭材料熱值隨之提高。利用過程簡單、條件溫和的水熱方法制備活化前驅(qū)體，為后續(xù)活化提供了基本的碳骨架結(jié)構(gòu)，可降低整個制備活性炭工藝的成本。
　　(2)選擇碳含量最高的水熱炭材料進行化學活化處理，考察活化溫度(500、600、700、800、900℃)、活化時

3、間(30、60、90、120、150 min)、堿炭比(1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1)對制備水熱活性炭性能的影響。采用單因素統(tǒng)計分析和正交優(yōu)化實驗制備最優(yōu)炭材料，通過探討水熱活性炭的結(jié)構(gòu)、比表面積、孔徑孔容以及對亞甲基藍吸附性能等參數(shù)，綜合評價制備水熱活性炭的性能。實驗結(jié)果表明240℃核桃殼水熱炭作為改性的前驅(qū)體，活化溫度為800℃，活化時間為120 min，堿炭比為3∶1時，制備的活化水熱炭性能最佳。此時，水熱活性炭對亞甲基

4、藍的吸附量為498.52 mg/g，比表面積達2892.70 m2/g，總孔容為1.281 cm3/g，微孔孔容為0.416，表明制備的水熱活性炭材料以微孔為主。其對亞甲基藍的吸附性能優(yōu)于傳統(tǒng)制備活性炭的吸附性能，為水熱活化方法深入研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　(3)通過對核桃殼水熱活性炭吸附亞甲基藍影響因素的分析，考察了吸附條件水熱活性炭的投加量、初始濃度、初始pH以及停留時間對吸附過程的影響趨勢，采用動力學和吸附等溫線對實驗數(shù)據(jù)進行