煤基活性炭和果膠-鈦柱撐膨潤土的制備及吸附性能研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,PVC的需求量逐年增大,然而在電石法合成PVC的生產(chǎn)工藝廢水中的汞,雖經(jīng)過處理,但仍含有殘留,因此,對于解決我國日益嚴(yán)重的汞污染問題有著十分重要的意義。吸附法作為較為成熟的去除重金屬污染的技術(shù),被廣泛的應(yīng)用。本文選用煤基活性炭傳統(tǒng)吸附材料和果膠/鈦柱撐膨潤土新型復(fù)合吸附材料兩種材料對Hg(II)進(jìn)行吸附去除。一方面,以新疆豐富的煤炭資源為基礎(chǔ),選用新疆雀兒溝無煙煤為原料,氫氧化鉀為活化劑,以微波輔

2、助法制備煤基活性炭,并應(yīng)用于Hg(Ⅱ)離子的吸附去除研究,同時(shí)由于亞甲基藍(lán)作為一種常用的染料,而且其吸附量是評價(jià)活性炭吸附性能的一個(gè)重要指標(biāo),因此煤基活性炭對亞甲基藍(lán)的的吸附也作為重點(diǎn)研究對象;另一方面,本文綜合膨潤土的吸附作用,二氧化鈦的光催化作用和果膠的絮凝作用,對集吸附-絮凝-光催化為一體的果膠/鈦柱撐膨潤土新型復(fù)合材料進(jìn)行探索性嘗試,并用于Hg(II)的吸附。本文的主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)以新疆雀兒溝無煙煤為原

3、料,KOH為活化劑,用微波輔助法成功的制備了煤基活性炭,通過單因素考察和響應(yīng)面優(yōu)化,確定了制備煤基活性炭的最佳工藝。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,微波輔助法制備煤基活性炭的最佳工藝為堿煤比1:1、微波功率637 W、輻照時(shí)間9 min,相應(yīng)的最優(yōu)碘吸附量和亞甲基藍(lán)吸附量分別為804.96 mg/g和126.34 mg/g。通過對煤基活性炭的表征可知,該煤基活性炭為中孔煤基活性炭,具有較大的比表面積和發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),且含有較多的含氧官能團(tuán),表面顯酸性。

4、
　　(2)用自制煤基活性炭對亞甲基藍(lán)進(jìn)行吸附去除研究,分析了初始濃度和 pH對亞甲基藍(lán)吸附量的影響,同時(shí)探究了其等溫吸附模型、吸附動(dòng)力學(xué)模型和吸附機(jī)理。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,隨著初始濃度和 pH的增大,亞甲基藍(lán)吸附量逐漸增大;該吸附過程適用于Redlich-Peterson等溫吸附模型和偽二階動(dòng)力學(xué)模型,說明該吸附過程同時(shí)存在單分子層吸附和多分子層吸附,化學(xué)吸附控制是限速步驟。由吸附機(jī)理模型可知,該吸附過程中內(nèi)擴(kuò)散不是唯一的限速過程,

5、膜擴(kuò)散也是限速步驟。
　　(3)用自制煤基活性炭對Hg(Ⅱ)進(jìn)行吸附去除研究,考察了初始濃度、活性炭用量、溫度和pH對Hg(Ⅱ)吸附去除效果的影響,并探究了其等溫吸附和動(dòng)力學(xué)模型。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,煤基活性炭對Hg(Ⅱ)吸附的最佳條件為活性炭用量0.05 g、初始濃度100 mg/L、溫度為是20oC和pH為8~10,最大汞吸附量為53.4 mg/g。煤基活性炭吸附 Hg(Ⅱ)符合 Langmuir等溫吸附模型和偽二階動(dòng)力學(xué)模型,為

6、單分子層吸附,吸附過程中化學(xué)吸附為限速步驟。
　　(4)本文成功的制備了果膠/鈦柱撐膨潤土新型復(fù)合吸附材料,并將其用于Hg(Ⅱ)的吸附去除。由表征和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,該果膠/鈦柱撐膨潤土具有較好的銳鈦礦晶型,可用于光催化降解;與果膠復(fù)合之后,隨著果膠濃度的增大,復(fù)合量增大,比表面積減小,汞吸附量減小。
　　本文成功的制備了煤基活性炭傳統(tǒng)吸附材料和果膠/鈦柱撐膨潤土新型復(fù)合吸附材料,并證明了兩種吸附劑能夠有效的去除Hg(Ⅱ),這為