巰基功能化活性炭的制備及其對Hg2+的吸附性能研究.pdf

1、巰基功能化活性炭巰基功能化活性炭的制備及制備及其對Hg2的吸附性能研究吸附性能研究ThepreparationpropertiesofthiolfunctionalizedactivatedcarbonfiveremovalofHg2學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程研究生：肖玲玲指導(dǎo)教師：那平研究員天津大學(xué)化工學(xué)院學(xué)院二零一三年六月摘要摘要長期以來，汞污染問題一直是重金屬處理中的熱點問題，而針對雜質(zhì)離子濃度高、高酸性的PVC含汞廢水是重金屬處理的難點

2、，因此開發(fā)出一種具有高選擇性、耐酸性的吸附材料勢在必行。本文采用活性炭為基體，利用γ巰丙基三甲氧基硅烷(TMMPS)為改性劑對其進行巰基改性，獲得了新型除汞材料巰基功能化活性炭(FMTA)。采用SEMEDS、XRF、XRD、BET、FTIR、Raman等表征手段對吸附材料進行微觀結(jié)構(gòu)分析。SEM結(jié)果表明FMTA表面及孔道內(nèi)覆蓋了一層類似分子膜的有機物，且具有大小不一的孔結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于汞離子在吸附材料上的擴散與吸附。經(jīng)FTIR、Ra

3、man、SEM和XRD分析，表明該分子膜為巰基功能化有機單分子層膜，采用這種制備方法可以成功在活性炭表面引入與汞離子具有高親和力的官能團SH。BET分析表明FMTA材料的比表面積為911.2m2g，平均孔徑為1.231nm，表明FMTA為微孔材料，發(fā)達的比表面積和微孔結(jié)構(gòu)為吸附材料提供了更多的吸附活性位和更高的表面能。XRF分析表明吸附材料中硫元素含量為4.734%，有利于提高吸附材料FMTA的吸附容量及吸附選擇性。為獲得高性能的FMT

4、A吸附材料，探討了材料制備過程中乙醇水比例、改性劑濃度對材料性能的影響，對材料制備過程進行了優(yōu)化。吸附動力學(xué)研究表明材料在25min內(nèi)即達到吸附平衡，汞離子去除率達98.9%以上。對汞離子在吸附劑顆粒內(nèi)進行傳質(zhì)研究，研究發(fā)現(xiàn)汞離子在吸附劑內(nèi)的吸附過程為內(nèi)擴散和表面擴散同時控制。實驗探討了汞離子在吸附劑上的吸附熱力學(xué)性能，其最高吸附容量可達542.8939mgg。結(jié)合20℃60℃汞離子吸附的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，采用熱力學(xué)方程進行擬合，結(jié)果表明吸附

5、過程ΔH=26.707kJmol，ΔS=35.92J(mol.K)，說明汞離子在材料上的吸附過程為放熱過程，溫度升高不利于吸附過程的進行，另外，吉布斯自由能為負值表明吸附過程是自發(fā)進行的，并且物理吸附與化學(xué)吸附共存。針對富含雜質(zhì)離子、高酸性的PVC含汞廢水環(huán)境，模擬考察了溶液酸度、共存離子對材料吸附性能的影響，結(jié)果表明FMTA在高酸(pH＜1)下，材料仍能穩(wěn)定存在，并保持一定的吸附能力，表明材料有很強的耐酸性；當溶液中共存離子Cd2、P