活化因素对蔗渣基生物质炭中孔结构的影响

设计了有无交互作用的2种不同类型正交实验,分析了浸渍比、活化功率等合成参数对微波辅助磷酸活化蔗渣生物质炭的亚甲基蓝值、碘值及得率的影响,并以亚甲基蓝为响应值,探讨了各制备因素及交互作用对蔗渣基生物质炭材料中孔结构的影响.结果表明,浸渍比、烘干时间、活化功率、活化时间对蔗渣炭得率的影响不大,但对亚甲基蓝值、碘值有明显影响.在4个制备因素中,浸渍比和活化功率对亚甲基蓝值的影响最大,贡献率分别为39%和37%.值得注意的是,其中浸渍比不仅对亚甲基蓝值,而且碘值有较大的影响(73%),但活化功率对碘值的基本没有影响(1%).上述结果表明,改变浸渍比能调节微波活化蔗渣基生物质炭的微、中孔比例;而调节活化功率,则可在微孔与得率相对稳定的基础上,对中孔结构进行有效调控.     

双孔介孔碳的合成及其对亚甲基蓝的吸附

以三嵌段共聚物F108为模板剂,苯酚/甲醛为碳源,在中性条件下制备了平均孔径为3.14 nm,最可几孔径分布为3 nm和8 nm,BET比表面积为1541 m2·g-1,孔容为1.01 cm3·g-1的双孔分布介孔碳.通过静态实验法测定了介孔碳对亚甲基蓝的吸附特性,分析了初始浓度、溶液p H、温度对吸附量的影响,并从热力学及动力学角度探讨了介孔碳对亚甲基蓝的吸附机理.结果表明,溶液初始浓度、溶液p H以及温度对吸附量有较大的影响,介孔碳对亚甲基蓝的吸附随着初始浓度、p H、温度的上升而增大,吸附为吸热反应,提高温度有利于吸附的进行.实验制备的介孔碳对亚甲基蓝的最大吸附量为421 mg·g-1,相比于普通活性炭,双孔分布介孔碳对亚甲基蓝显示了更优的吸附性能.亚甲基蓝在介孔碳上的吸附行为符合Langmuir吸附等温线和Elovich动力学模型.计算得到的吸附吉布斯自由能(ΔG0)0,吸附标准焓变(ΔH0)70 k J·mol-1,说明亚甲基蓝在介孔碳上的吸附是自发进行的单分子层吸热反应,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用.     

互花米草活性炭对镉的吸附

进行了磷酸活化法不同浸渍比（0.5—3.0）及活化温度（400℃—700℃）条件下制备的互花米草活性炭对镉的吸附性能研究,采用静态吸附法,考察不同初始浓度条件下活性炭对镉的平衡吸附量,旨在探索吸附机理、影响因素、除镉吸附剂的最佳制备条件以及活性炭物化性质对镉吸附性能的影响.实验表明,浸渍比和活化温度是影响成品活性炭镉吸...     

秸秆-污泥复合基活性炭的制备及其对1,2,4-酸氧体的吸附特性

以污水处理厂剩余污泥与芦苇秸秆为原料,采用化学活化和高温热解的方法制备了秸秆-污泥复合基活性炭,研究了其各项性质及对1,2-重氮氧基萘-4-磺酸(1,2,4-酸氧体)的吸附性能.结果显示,当污泥与秸秆的质量比为4∶1时,经0.5 mol.L-1的KOH活化并且600℃高温炭化后,复合基活性炭的比表面积和含碳量分别为558.1 m.2g-1和58.9%,比污泥基活性炭提高了9.2%和4.6%,掺杂秸秆能有效提高污泥制备活性炭的比表面积和含碳量;扫描电镜观察显示,复合基活性炭表面呈多孔状.热分析研究发现复合基活性炭前躯体的高温热解过程主要伴随低温区域的脱水以及高温区域的造孔,其800℃热解时的烧失率为43%;N2吸附脱附曲线表明添加秸秆有利于增加活性炭微孔及中孔数量;在25℃下对酸氧体的吸附等温线结果显示,经秸秆掺杂的复合基活性炭其吸附性能明显提高,最大吸附量为56.4 mg.g-1,而同等条件下污泥基活性炭的最大吸附量仅为20.4 mg.g-1,表明复合基活性炭对该染料具有较好的吸附性能.从而本研究也为更好地实现污泥的资源化利用提供了一条有效途径.     

H3PO4活化法制备互花米草活性炭

利用互花米草茎秆为原料,以H3PO4为活化剂,在不同的活化温度(400℃-700℃)和不同的浸渍比(0.5-3.0)条件下制备活性炭.以高纯氮(N2/77.4K)吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布,以VTIR、零点电荷pHPZC测定活性炭表面官能团的变化,并考察了活化温度及浸渍比对活性炭成品性能的影响.结果表明,...     

染料化合物在改性介孔TiO_2上的吸附

以聚乙烯醇-碘复合物修饰的介孔TiO2纳米材料为吸附剂,研究了介孔TiO2对亚甲基蓝、甲基橙、茜素红和二甲酚橙染料化合物的吸附作用.考察了4种染料初始浓度和初始pH值对吸附的影响.实验结果表明,染料化合物的结构和性质影响介孔TiO2对它们的吸附平衡时间和吸附量.二甲酚橙、甲基橙、茜素红和亚甲基蓝有最佳吸附去除率的初始pH值分别为2.0、2.0、3.0和8.0;平衡吸附时间分别为100 min、10 min、100 min和60 min.介孔TiO2对亚甲基蓝、茜素红、二甲酚橙的饱和吸附量分别为80.32 mg·g-1、78.72 mg·g-1、71.64 mg·g-1,甲基橙的饱和吸附量超过200 mg·g-1.改性介孔TiO2对亚甲基蓝、茜素红、二甲酚橙的吸附符合二级动力学方程.     

不同温度生物炭酸化前后的表面特性及镉溶液吸附能力比较

以稻秆为原料,在不同温度(300,400,500,600,700℃)条件下采用限氧控温炭化制备生物炭,用HCl和HF对其进行酸化处理,利用傅立叶变换红外光谱仪、比表面积和孔径测定仪现代分析手段对生物炭酸化前后的表面官能团、比表面积、孔径等特性进行比较,分析制备温度和生物炭表面特性之间的关系,探究制备所需生物炭的最佳温度条件。通过生物炭酸化处理和镉吸附实验结果,研究酸可溶矿物在生物炭吸附镉的贡献及制备温度对生物炭吸附镉能力的影响,为生物炭吸附水体中重金属镉提供科学依据。傅里叶红外分析表明,不同温度生物炭表面官能团存在一定的差异,主要表现为随制备温度升高,烷烃基缺失,甲基-CH3和亚甲基-CH2逐渐消失,形成了芳香环且芳香化程度增加。生物炭酸化后无机矿物Si O2吸收峰逐渐消失,官能团种类并没有发生变化,不同官能团随制备温度变化规律仍与酸化前生物炭一致。表面积及孔径分析结果表明,生物炭孔结构主要为中孔,随着热解温度的升高,比表面积和总孔容有所增大,在600℃达到最大;平均孔径随着制备温度升高而变小。生物炭酸化处理可以显著增大生物炭比表面积,总孔容也有所增加。生物炭酸化后充分去除了矿物质,孔隙结构未发生变化,孔结构仍为中孔,微孔表面积减小。镉吸附实验表明生物炭对镉具有较强的吸附能力,不同温度条件下镉吸附率均高于75%,且随温度升高而上升。生物炭经酸化处理后,镉吸附能力显著下降,这说明生物炭中的酸可溶矿物质在镉溶液的吸附过程中有重要作用。     

磷酸活化活性炭对Cu2+的吸附特征研究

寻求廉价而高效的吸附材料为目的,研究向日葵秸杆基活性炭对铜离子的吸附性能。以向日葵秸秆为原料,经H3PO4活化制备活性炭,通过静态实验研究了其对水溶液中Cu2+的吸附特性,考察了溶液pH值、吸附温度和离子强度对吸附的影响,探讨了吸附热力学、动力学和吸附机理。结果表明:溶液pH值为5～6时活性炭对Cu2+的去除效果最好;向50 mL 170 mg·L-1的溶液中加入0.5 g活性炭,温度为45℃、吸附时间为1 h时,对Cu2+的去除率可达98.3%;Langmuir方程能更好地描述Cu2+在活性炭上的等温吸附特征,静态吸附容量可达41.03 mg·g-1;吸附过程符合拟二级动力学过程,且为吸热的化学吸附过程,膜扩散为速率控制步骤,离子交换可能在吸附过程中起了重要作用。     

磷酸活化活性炭对Cu~（2＋）的吸附特征研究

寻求廉价而高效的吸附材料为目的,研究向日葵秸杆基活性炭对铜离子的吸附性能。以向日葵秸秆为原料,经H3PO4活化制备活性炭,通过静态实验研究了其对水溶液中Cu2＋的吸附特性,考察了溶液pH值、吸附温度和离子强度对吸附的影响,探讨了吸附热力学、动力学和吸附机理。结果表明：溶液pH值为5～6时活性炭对Cu2＋的去除效果最好;向50 mL 170 mg·L-1的溶液中加入0.5 g活性炭,温度为45℃、吸附时间为1 h时,对Cu2＋的去除率可达98.3%;Langmuir方程能更好地描述Cu2＋在活性炭上的等温吸附特征,静态吸附容量可达41.03 mg·g-1;吸附过程符合拟二级动力学过程,且为吸热的化学吸附过程,膜扩散为速率控制步骤,离子交换可能在吸附过程中起了重要作用。     

二氧化钛改性油页岩渣对水溶液中亚甲基蓝和六价铬的吸附

以油页岩渣及其二氧化钛改性材料为吸附剂,探究它们去除水溶液中亚甲基蓝和六价铬的能力.通过实验,控制溶液的pH值、温度、初始浓度和接触时间,观察吸附效果变化特征,研究其动力学和热力学性能.实验表明,改性油页岩渣吸附亚甲基蓝和六价铬的吸附率是未改性的2—3倍,且改性油页岩渣对亚甲基蓝的吸附率可达97%,对六价铬的吸附率不到25%.吸附亚甲基蓝时,pH值越大,吸附效果越好;而吸附六价铬时,最适pH值为4.改性油页岩渣吸附亚甲基蓝实验符合准二阶动力学方程,计算得反应活化能为13.29 kJ.mol-1,表明此过程主要是物理吸附.在热力学方面,由范特霍夫方程计算得ΔG〈0、ΔH〉0,表明此过程自发吸热,可见此过程还伴有化学吸附.Langmuir和Freundlich等温模型拟合结果表明,Langmuir模型数据拟合甚佳,R2=0.9999,说明改性油页岩渣吸附亚甲基蓝是单分子层吸附.二氧化钛改性油页岩渣经7次回收利用后,对亚甲基蓝的吸附效果仅减少约1.5%.     

提高甲醛吸附速率的活性炭表面改性及评估方法

通过负载多羟基和胺基化合物来对活性炭表面进行官能团修饰,可提高活性炭在大风量和高空速下对甲醛污染物的吸附速率.实验考察了基炭孔结构参数,改性剂负载量,改性炭制备条件等因素对活性炭吸附甲醛性能提升的影响,并介绍了一种测定甲醛吸附速率的装置和方法,用来评估和筛选家用净化器用的活性炭.结果表明,对于四氯化碳值为76%的活性炭,采用等量浸渍的方法制备改性炭的优化条件为:空气气流下的200℃氧化处理,6%的改性剂负载量和不超过100℃的烘干处理温度.本文还通过实验验证和分析,提出和明确了此类表面改性活性炭对甲醛的吸附机理.     

磁性介孔碳的制备及对水体中染料的吸附去除

以介孔氧化硅SBA-15为硬模板,采用三氯化铁与蔗糖同步浇筑法制备磁性介孔碳材料.扫描电镜、透射电镜、比表面积和振动磁强计等分析表明,该材料具有有序的介孔孔道和较好的磁分离性能.考察其对亚甲基蓝(MB)和日落黄(SY)的吸附性能,结果发现溶液的pH对吸附两种染料有显著的影响,阳离子染料亚甲基蓝随着溶液pH的增大吸附量显著升高,而阴离子染料日落黄则相反.由Langmuir吸附等温模型拟合出亚甲基蓝、日落黄的最大吸附容量分别为473.9 mg·g~(-1)和434.8 mg·g~(-1).该磁性介孔材料在染料污染物的去除方面具有较好的应用潜力.     

活性炭污泥吸附剂的制备研究

以城市污水厂的剩余污泥为原料,采用不同活化方法制备活性炭吸附剂,并对影响活化产物吸附性能的因素进行了研究.结果表明,化学活化法制备的活性炭污泥吸附剂性能较好,其最佳制备条件为:活化剂ZnCl2与H2SO4的浓度均为5mol·1-1(ZnCl2与H2SO4的复配比例为2:1),活化温度550℃,固液比1:2.5,活化时间2h.活性炭污泥吸附剂的碘吸附值为488.02mg·g-1,收率为86.6%,与商品颗粒活性炭对比,活性炭污泥吸附剂的比表面积为144.47m2·g-1,孔径分布比较宽,以过渡孔结构为主,电镜分析结果与之吻合,金属元素含量较高.     

热解工艺参数和污泥理化性质对污泥残渣特性的影响

研究了热解工艺参数和污泥理化性质对热解残渣特性的影响,着重分析了不同热解工艺参数和污泥理化性质下,污泥热解残渣的吸附性能与内部孔结构.研究表明,当热解终温Tend在300℃—550℃之间,污泥热解残渣的碘值在450℃时最大,亚甲基蓝值在500℃时最小.热解残渣的碘值随着RT的延长先增大,当停留时间RT=75 min时达到最大值;亚甲基蓝值的最小值随着RT的延长逐渐往低温区移动.污泥热解残渣的碘值随着升温速率β的增大而减小,无论Tend的高低,亚甲基蓝值的最小值都出现在β=3℃.min-1.污泥热解残渣的比表面积随着颗粒粒径d的增大迅速减小,但d对残渣吸附性能的影响却不大.当含水率M=10%—40%,热解残渣的吸附性能基本不受M的影响;继续提高含水率,热解残渣的碘值迅速减小,而亚甲基蓝值却随M的增大而增大.Tend为450℃、RT为75 min和β为3℃.min-1是较佳的污泥热解工艺参数.     

固相合成钛酸钙的光催化性能

采用CaCO3和TiO2作为原料,在1400℃、2h条件下烧结得到CaTiO3.应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对高温处理后的混合物料进行了表征.以亚甲基蓝为降解物,研究了光照时间、pH值、溶液初始浓度、催化剂投加量对CaTiO3光催化性能的影响.实验结果表明,光照时间延长,亚甲基蓝降解率增加,但是亚甲基蓝被降解速率降低;碱性条件有利于CaTiO3对亚甲基蓝的光催化降解;CaTiO3对低浓度的亚甲基蓝溶液具有较高的光催化降解率;随着CaTiO3投加量增加,亚甲基蓝降解率增大,但是当CaTiO3投加量大于0.1g时,随着CaTiO3投加量的增加,亚甲基蓝的降解率几乎不变,甚至有所降低.     

硅镁胶MgO·6SiO_2的制备及其对亚甲基蓝的吸附

以氯化镁和水玻璃为原料,采用水热法制备了氧化镁含量低于10%的新型硅镁胶MgO·6SiO2,讨论了体系pH值、水热时间和温度等因素对产物硅镁物质的量之比的影响,通过比表面积分析、电位滴定法对样品进行了表征,用亚甲基蓝溶液评价其吸附性能.结果表明,MgO·6SiO2的最佳制备条件为:调节pH值到9.5左右、水热12 h、水热温度110℃,pH为控制产物硅镁物质的量之比的决定性因素;硅镁胶MgO·6SiO2是多孔材料,比表面积为285 m2·g-1,表面零电荷点pHzpc为10.4;25℃时,对亚甲基蓝的最大吸附量可达151.52 mg·g-1,吸附过程符合Langmuir吸附模型.     

载镍活性炭低温脱硫及其制备影响因素研究

活性炭负载镍催化剂具有较好的低温脱硫性能。为研发适合钢铁企业烧结烟气低温脱硫的活性炭,以椰壳活性炭为研究对象,采用硝酸镍浸渍法制备载镍活性炭,使用模拟烧结烟气开展了炭基和载镍(0.5%、1%、2%、3%、4%)活性炭(0.5Ni/AC、1Ni/AC、2Ni/AC、3Ni/AC、4Ni/AC)脱硫实验,并通过扫描电镜和X射线衍射仪对炭基和催化剂进行表征。炭基脱硫性能研究结果表明,当反应温度为30℃时,炭基活性炭脱硫效果最好,反应温度越低对物理吸附越有利,反应温度越高对化学吸附越有利;分析表明炭基脱硫机理为SO_2、O_2和H_2O被活性炭吸附成为吸附态,主要在微孔条件下形成硫酸。载镍活性炭脱硫反应温度、空速和SO_2入口质量分数影响因素研究结果表明,反应温度为60℃时,1Ni/AC催化剂具有最佳的脱硫率,其保持100%脱硫率的时间长达120 min;脱硫剂的脱硫率随空速的升高而不断下降,低空速有利于反应的进行;SO_2的入口质量分数在0.1%~0.3%时,有利于脱硫反应的进行。分析脱硫前后催化剂表征结果可知,脱硫反应后会在活性炭孔表面出现大量脱硫产物,堵塞了活性炭孔道,覆盖了催化剂表面的活性位,中断了催化剂脱硫反应链。当焙烧温度大于900℃时,镍全部以单质镍形式存在于活性炭中;600~800℃焙烧温度条件下,脱硫剂具有较高的脱硫率,镍的主要存在形态为Ni O。当Ni的负载量为1%时,脱硫剂具有最好的脱硫效果。研究结果可为烧结烟气低温脱硫及多污染物协同治理提供借鉴。     

添加羧甲基纤维素钠粘合剂对秸秆炭的结构及脱臭性能的影响

针对粉末炭材料在运输和使用过程中气阻较大,易造成粉尘污染的问题,以及环境恶臭治理成本高的现状,该研究以农业废弃物玉米秸秆为原料、羧甲基纤维素钠(CMC)为粘合剂制备出成型秸秆炭,以H2S为目标污染物,探讨了CMC的添加量和成型温度等工艺条件对秸秆炭脱臭性能和抗压强度的影响,再利用SEM、FT-IR、孔结构和比表面积等技术对材料的结构进行了分析。结果表明,添加CMC后秸秆粉末炭可压制成型,随着CMC添加量从10%增加到30%,其抗压强度从19 N·cm~(-2)升高到32 N·cm~(-2),但其脱臭性能下降了25%～50%;随着成型温度从200℃升高到350℃,秸秆炭的脱臭性能和抗压强度均呈现出先上升后下降的趋势,H2S穿透时间在40～55min范围内波动;最终确定的工艺参数为成型温度250℃、CMC添加量20%,该条件下制备的秸秆炭抗压强度可达29 N·cm~(-2),对H2S的吸附时间超过50 min,脱臭效果优于商品活性炭。结构分析显示,添加CMC后的秸秆炭表面均呈现管状结构,且含有大量的含氧官能团,虽然与未添加的样品相比比表面积下降了24.5%,但仍保留了大量的微孔及中孔数量,这是成型秸秆炭仍具有较好脱臭性能的主要原因。该研究制备的成型秸秆炭具有较高的抗压强度和脱臭性能,成本低,可应用于环境中恶臭气体的吸附,实现了农业废弃物资源化利用的目的。     

磷酸活化粘胶基活性碳纤维吸附甲硫醚的实验研究

不同活化条件下,以磷酸为活化剂制备粘胶基活性碳纤维(VACF),研究VACF对甲硫醚静态吸附的效果.随着活化温度的升高,活性碳纤维对甲硫醚的吸附率增大;碳化活化时间达1h后,活性碳纤维对甲硫醚的吸附性能没有明显变化;活化剂浓度为1:3(磷酸与水体积比)、浸泡的时间为10h时,活性碳纤维对甲硫醚的吸附效果最佳.     

交联淀粉微球微波辅助反相乳液法合成及性能研究

以甲基紫吸附去除效率作为考核指标,研究了淀粉(ST)、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、引发剂(K2S2O8/NaHSO3)用量、聚合温度以及聚合反应时间等因素对微波辅助反相乳液法制备交联淀粉微球(CSM)的影响,利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、电镜扫描仪(SEM)、比表面积分析仪等对CSM进行了表征,对比了优化条件下水浴和微波两种不同加热方式合成CSM的吸附效率.结果表明,MBAA成功与淀粉交联成类球状聚合物,聚合微球平均粒径约为9.253μm,聚合微球明显增加了微孔面积,微波加热合成的CSM对甲基紫的吸附率高于水浴加热合成的CSM.