粘土-活性炭納米復(fù)合材料的制備及其對有機污染物的吸附性能研究.pdf

1、本文以自然界中廣泛存在的粘土礦物為模板，以纖維素為碳源，通過水熱、煅燒活化的方法制備納米粘土/活性炭復(fù)合材料，著重探討了活化工藝條件對粘土/活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)與比表面積的改善研究，并隨之考察其對有機污染物亞甲基藍和苯酚的吸附能力。主要內(nèi)容如下:
　　(1)以凹凸棒石為模板，纖維素為碳源，首先在220℃的水熱條件下，通過水熱碳化生成凹凸棒石/碳納米復(fù)合材料;再以氯化鋅為活化劑，考察活化條件（浸漬比、活化溫度）對凹凸棒石/碳的孔隙結(jié)構(gòu)的

2、影響。研究表明，通過氯化鋅活化能夠顯著提高凹凸棒石/碳的比表面積，同時得到孔徑可控的復(fù)合材料。在浸漬比為1∶1、活化溫度為450℃的活化條件下，所得材料最大比表面積(1201 m2/g)。將活化所得的樣品對亞甲基藍溶液進行吸附處理。結(jié)果表明，在相同的吸附條件下，即溫度303 K，振蕩時間24 h，振蕩速率200 r/min，固液比1 g∶2500 mL，pH值6.8，凹凸棒石/碳復(fù)合材料對亞甲基藍的最大吸附容量由活化前的89 mg/g顯

3、著提升至351 mg/g。氯化鋅主要對凹凸棒石模板表面的無定形碳進行了孔結(jié)構(gòu)的改善，而對外層碳的活化直接導(dǎo)致了比表面積和吸附性能的顯著提升。
　　(2)以凹凸棒石為模板，纖維素為碳源，氯化鋅為活化劑，在一定的煅燒條件下，通過一步碳化活化的方法制備凹凸棒石/活性炭納米復(fù)合材料。研究表明，在氯化鋅的活化作用下，纖維素在煅燒過程中同時發(fā)生碳化與活化，且由于凹凸棒石的模板作用生成的碳成功負載于凹凸棒石的表面，形成了具有大量中微孔的高比表面

4、積的凹凸棒石/碳復(fù)合材料。最大比表面積可達1478 m2/g。將復(fù)合材料用于亞甲基藍溶液的吸附處理，結(jié)果表明，在相同的吸附條件下，即溫度303 K，振蕩時間24 h，振蕩速率200 r/min，固液比1 g∶2500 mL，pH值6.8，一步碳化活化所得的凹凸棒石/碳復(fù)合材料對亞甲基藍的最大吸附容量可達346 mg/g，均高于凹凸棒石原礦(63 mg/g)和商業(yè)活性炭(318 mg/g)。
　　(3)以埃洛石為模板，纖維素為碳源，

5、在220℃的水熱條件下，通過水熱碳化生成埃洛石/碳;在不同的溫度范圍（400-1200℃）、N2中進一步加熱處理活化。同時埃洛石/碳在不同溫度范圍(400-600℃)、空氣條件下加熱處理，然后以5 mol/L的鹽酸溶液進行酸處理，即熱-酸活化。研究表明，熱活化和熱-酸活化都能不同程度地提高埃洛石/碳復(fù)合納米管的比表面積，水熱產(chǎn)物埃洛石/碳通過熱活化后比表面積由44 m2/g提升至183 m2/g，而在熱-酸活化后比表面可達到506 m2

6、/g。將埃洛石/活性炭用于苯酚溶液的吸附處理，活化前的埃洛石/碳復(fù)合納米管對苯酚的去除率為52％，而熱活化后為97％，熱-酸活化后可達99％。
　　(4)以工業(yè)廢白土為原料，分別以氯化鋅和KOH為活化劑，制備高比表面積的吸附劑材料。以氯化鋅為活化劑，在一定的浸漬比(0.5-2)條件下，活化溫度為500℃，活化時間1h，得到活化產(chǎn)物的比表面積在250-313 m2/g范圍內(nèi)，收率在50％以上。以KOH為活化劑，在一定浸漬比(0.5-