氧化鎂基活性炭復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、本文以鎂鹽和商品活性炭為原料,運用過量浸漬法、等體積浸漬法、機械混合法和化學(xué)沉淀-原位復(fù)合法制備-系列氯化鎂/活性炭復(fù)合材料、氫氧化鎂/活性炭復(fù)合材料和氧化鎂/活性炭復(fù)合材料。利用差熱.熱重分析儀、比表面積及孔結(jié)構(gòu)分析儀、X射線衍射儀、紅外光譜儀和掃描電鏡等現(xiàn)代儀器對其進行了表征分析,并研究了該系列鎂炭復(fù)合材料的吸濕性能、對廢水中有機物和重金屬離子的吸附脫除性能及對催化裂化汽油中硫化物的吸附脫除性能。
　　 運用過量浸漬法、等體

2、積浸漬法、機械混合法和化學(xué)沉淀-原位復(fù)合法制得氯化鎂/活性炭復(fù)合材料、氫氧化鎂/活性炭復(fù)合材料和氧化鎂/活性炭復(fù)合材料。發(fā)現(xiàn):鎂鹽改性活性炭得到的復(fù)合材料的比表面積隨著焙燒溫度和焙燒時間的變化而變化,其平均孔徑均大于2nm,具有中孔性質(zhì)。鎂鹽負(fù)載在活性炭上之后,其特征峰峰強變?nèi)?說明氯化鎂負(fù)載在活性炭上之后,鎂鹽的晶體結(jié)構(gòu)被破壞,在晶面上出現(xiàn)不同程度缺陷結(jié)構(gòu)。在復(fù)合材料中,鎂元素分別以氯化鎂、氫氧化鎂和氧化鎂的形式存在,分散于活性炭的孔

3、隙內(nèi)外,鎂組分和炭組分有一定的相互作用。
　　 研究了氯化鎂/活性炭復(fù)合材料的吸濕性能。結(jié)果表明,氯化鎂/活性炭復(fù)合干燥劑的吸濕量隨著氯化鎂含量的增加而增加;在氯化鎂含量固定時,相對濕度越高,干燥劑的吸濕量越大。吸濕過程遵循偽二級動力學(xué)模型,再生性能好,可循環(huán)利用。
　　 研究了氯化鎂/活性炭復(fù)合材料、氫氧化鎂/活性炭復(fù)合材料和氧化鎂/活性炭復(fù)合材料對水溶液中染料(弱酸性紅2R、普拉紅B、弱酸性艷藍RAWL、亞甲基藍、分

4、散深藍S-3BG、中性紅2GL和堿性紫)的靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附性能。靜態(tài)吸附實驗結(jié)果表明:氧化鎂基活性炭復(fù)合材料對染料的吸附均是快速吸附過程,在實驗考察的溫度范圍內(nèi),對染料的吸附均遵循偽二級動力學(xué)模型,吸附過程分別可用Iangmuir和Freundlich吸附等溫式描述。在20～40℃吸附溫度下,氯化鎂/活性炭復(fù)合材料對弱酸性紅2R的飽和吸附量為35.84～714.57mg.g-1;在20～40℃吸附溫度下,氫氧化鎂/活性炭復(fù)合材料對弱酸

5、性紅2R、普拉紅B、弱酸性艷藍RAWL、亞甲基藍、分散深藍S-3BG的飽和吸附量分別為178.57～125g.g-1,32.57～31.55mg.g-1,37.88～34.82mg.g-1,166.67～212.72mg.g-1和120.48～192.31mg.g-1;在20～40℃吸附溫度下,氧化鎂/活性炭復(fù)合材料對普拉紅B和弱酸性艷藍RAWL的飽和吸附量分別為63.69～59.17mg.g-1和105.26～70.42mg.g-1。

6、熱力學(xué)研究表明,氧化鎂基活性炭復(fù)合材料對染料的吸附過程均可自發(fā)進行。動態(tài)吸附實驗表明,弱酸性紅2R和普拉紅B溶液初始濃度增大,傳質(zhì)推動力增大,吸附量增大;隨著柱高的增加,飽和吸附時間增加,飽和吸附百分率隨著柱高的增加而增大;流速增大,穿透時間縮短,但改性復(fù)合吸附劑的飽和吸附量降低;改性復(fù)合吸附劑適用pH值范圍很廣,但在酸性條件下吸附性能最佳;吸附柱可以再生和重復(fù)利用,具有重要的實用應(yīng)用價值。
　　 研究了氧化鎂基活性炭復(fù)合材料對

7、水溶液中重金屬離子的吸附性能,考察了吸附時間、吸附溫度、溶液初始pH值、吸附劑用量和初始濃度對吸附性能的影響。結(jié)果表明:該類復(fù)合材料對這幾種重金屬離子的吸附均為快速的吸附過程,吸附均遵循偽二級動力學(xué)模型。Cu2+在氧化鎂/活性炭復(fù)合材料上的吸附和Ni2+在氫氧化鎂/活性炭復(fù)合材料上的吸附均可用Langmuir線性吸附等溫方程式很好的描述,而Cr(Ⅵ)在氧化鎂/活性炭復(fù)合材料上的吸附則用Freundlich線性吸附等溫方程式描述更為合適。

8、在20～50℃吸附溫度下,Cu2+和Cr(Ⅵ)在CACI(以氯化鎂和造紙草漿黑液為主要原料制備)上的飽和吸附量分別為22.12～91.74mg.g-1和27.03～384.62mg.g-1;在25～45℃吸附溫度下,Cu2+和Cr(Ⅵ)在DMC(以氯化鎂和商品活性炭為主要原料制備)上的飽和吸附量分別為63.58～85.26mg.g-1和32.14～53.26mg.g-1;在20～50℃吸附溫度下,Ni2+在氫氧化鎂/活性炭復(fù)合材料上的飽

9、和吸附量為27.86～34.36mg.g-1。熱力學(xué)數(shù)據(jù)表明,該類復(fù)合材料對這幾種重金屬離子的吸附過程是一個自發(fā)的吸熱反應(yīng)。
　　 氧化鎂/活性炭復(fù)合材料吸附脫除FCC汽油中硫化物的實驗表明,以硫酸鎂和造紙草漿黑液為原料制得的氧化鎂/活性炭復(fù)合材料(CAS)對FCC汽油脫硫的適宜條件為:固定床溫度80℃,油劑比1.0,空速5h-1;以氯化鎂和商品活性炭為原料制得的氧化鎂/活性炭復(fù)合材料(DMC)對FCC汽油脫硫的適宜條件為:固定

10、床溫度90℃,油劑比1.0,空速5h-1。在相同的動態(tài)吸附條件下,氧化鎂/活性炭復(fù)合材料比商品活性炭和氧化鎂具有更大的硫容和更高的脫硫性能,復(fù)合材料CAS的初始脫硫能力高于DMC,而DMC的硫容明顯大于CAS。在兩種復(fù)合材料分別脫硫后的FCC汽油中,硫化物的含量和種類均明顯減少,尤其是苯并噻吩基本完全脫除。氧化鎂/活性炭復(fù)合材料在300℃下用氮氣吹掃2h再生,再生后仍具有較高的脫硫能力:脫硫率達88.56％,穿透時間為110min。