活性炭纖維在水處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、活性炭纖維(Activated Carbon Fiber,ACF)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種性能優(yōu)于粉末活性炭和顆粒活性炭的新型吸附材料。由于其孔徑分布窄、微孔豐富、具有大的比表面積、獨(dú)特的表面化學(xué)性質(zhì)和吸附脫附速度快等特點(diǎn)，近些年來(lái)得到了迅速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于廢氣處理、水處理等領(lǐng)域。本課題對(duì)活性炭纖維吸附污染物的性能進(jìn)行了研究，并為了進(jìn)一步提高其吸附能力，對(duì)它進(jìn)行了表面化學(xué)改性，研究了改性前后活性炭纖維吸附水體中磷的性能。

2、 實(shí)驗(yàn)以粘膠基活性炭纖維為吸附劑，考察了其吸附水中污染物的能力，本論文主要分為以下4部分： 1.對(duì)活性炭纖維進(jìn)行了表征：利用低溫液氮吸附等溫線對(duì)ACF的孔隙分布進(jìn)行了分析；用掃描電鏡(SEM)和XRD研究了其表面結(jié)構(gòu)形貌。通過(guò)測(cè)定知ACF表面帶負(fù)電，比表面積達(dá)1107m2/g，碘吸附值為1146mg/g，總孔容積為0.547cm3/g。 2.研究了活性炭纖維對(duì)模擬廢水中苯酚、對(duì)氯苯酚、對(duì)硝基苯酚的吸附特性。本文通過(guò)

3、靜態(tài)吸附試驗(yàn)，從吸附熱力學(xué)探討了ACF對(duì)苯酚、對(duì)氯苯酚、對(duì)硝基苯酚模擬廢水的機(jī)理，計(jì)算了有關(guān)的熱力學(xué)函數(shù)，研究了吸附時(shí)間、投加量、pH值對(duì)處理效果的影響。 結(jié)果表明ACF對(duì)它們的吸附速率很快，1min的吸附量就可以達(dá)到飽和吸附量的99％以上，30分鐘后，吸附基本達(dá)到平衡。在酸性條件下的吸附效果較好，去除率是苯酚(87％)<對(duì)氯苯酚(96％)<對(duì)硝基苯酚(99％)。在相同的吸附條件下ACF對(duì)這三種物質(zhì)的去除效果都比活性炭好，且都

4、大于80％，而活性炭的去除率都不到50％。通過(guò)吸附的熱力學(xué)函數(shù)發(fā)現(xiàn)，ACF對(duì)這三種物質(zhì)的吸附都是自發(fā)的放熱反應(yīng)，屬于物理吸附，吸附等溫線能用Dubinin-Radushkevich方程較好地?cái)M合。 3.研究了活性炭纖維對(duì)模擬廢水中pb2+、Cu2+的吸附特性?？疾炝宋絼┑挠昧浚綍r(shí)間，以及體系pH值等不同的吸附條件下，活性炭纖維對(duì)Pb2+、Cu2+離子的吸附效果。結(jié)果表明在25℃時(shí)ACF對(duì)pb2+、Cu2+的吸附平衡時(shí)間分

5、別為90min和180min。pH值對(duì)ACF吸附金屬離子有較大影響，pH值越高，水中Pb2+、Cu2+的去除率越高。由吸附速率常數(shù)求出的ACF對(duì)pb2+、Cu-的表觀吸附活化能分別為30.92kJ/mol和9.47kJ/mol，表明ACF對(duì)它們的吸附屬于物理吸附。從吸附等溫線可以看出，在所測(cè)定的溫度范圍內(nèi)，溫度對(duì)Pb2+的吸附效果的影響不大，但對(duì)于Cu2+來(lái)說(shuō)溫度越高吸附效果越好。它們的吸附等溫線更符合Langmuir型，屬于單分子層吸

6、附。ACF對(duì)pb2+、Cu2+的吸附熱力學(xué)函數(shù)△G<0，表明ACF對(duì)它們的吸附屬于自發(fā)反應(yīng)，△H絕對(duì)值均在<30KJ/mol范圍內(nèi)，吸附均屬于物理吸附。 　4.ACF的改性：為了提高活性炭纖維對(duì)水體中磷的吸附性能，采用硫酸亞鐵溶液對(duì)其進(jìn)行改性，用正交實(shí)驗(yàn)法分析得到最佳改性條件為：pH值為3，F(xiàn)eSO4-7H2O的質(zhì)量濃度為100kg/m3,FeSo4-7H2O和ACF的質(zhì)量比為2.5，反應(yīng)時(shí)間3h。將改性后的ACF對(duì)模擬含磷廢