活性碳纤维改性技术研究进展

介绍了活性碳纤维(ACF)的孔结构及表面官能团,综述了国内外ACF改性技术的研究现状.ACF的改性主要包括孔结构调控和表面化学改性,表面化学改性包括氧化还原法、表面负载法、浸渍法、热处理法、远程等离子体处理法、微波辐照法等,也可将多种方法结合来对ACF进行改性,以改善和提高ACF的吸附性能.在总结现有研究的基础上,对ACF改性技术发展趋势进行了展望.     

远程氮等离子体改性活性炭纤维及其吸附性能研究

采用远程等离子体方法对活性炭纤维(ACF)进行表面功能化改性。研究了放电参数(放电时间、氮气压力、放电功率)与远程位置对ACF减重率及吸附性能的影响。结果表明,远程氮等离子体中的电子、离子对试样的刻蚀作用被抑制,远程等离子体改性后的ACF比未改性的ACF以及放电区的吸附剂对结晶紫的去除效果要好。ACF经过远程氮等离子体改性后,表面出现羧基,增加了其表面酸性含氧官能团,从而增强了对碱性染料结晶紫的吸附能力。当氮气压力10Pa、放电功率60W、放电时间100s时,在远程区80cm处经改性后的ACF的吸附性能最佳。     

改性粘胶基活性碳纤维电极用于NaCl溶液电吸附脱盐的研究

用HNO3、KOH、H2O2和H2O2／UV对粘胶基活性碳纤维（ACF）进行改性，并用扫描电子显微镜和BET的方法对未改性和改性后的ACF进行表征。以ACF为电极，直流稳压电源提供电压，在静态吸附装置中进行NaCI溶液的电吸附脱盐实验。实验结果表明：对同种ACF，随NaCl质量浓度的增加，吸附速率加快，ACF吸附量增大；在相同NaCl质量浓度条件下，电压越高，ACF吸附量越大。对各种ACF电吸附脱盐效果进行比较发现，KOH改性ACF效果最好，HNO3改性ACF效果最差。     

负载金属改性活性碳纤维的制备及其脱硫性能

以粘胶基活性碳纤维（VACF）为原料，采用浸渍法制备了负载镍、钴、锰、镁等系列金属的粘胶基活性碳纤维（M／VACF），并通过测定试样在77K的氮气吸附等温线对M／VACF比表面积和孔结构进行了表征。考察了M／VACF的脱硫性能，分析了影响其脱硫性能的各种因素。结果表明，M／VACF的比表面积和孔结构不是影响M／VACF脱硫性能的主要因素，负载金属的种类是影响M／VACF脱硫性能的主要因素。     

ACF床动态吸附及脱附性能试验研究

利用活性炭纤维(ACF)床在热态下进行动态吸附及脱附性能试验,研究了W/Q、水蒸汽含量对ACF吸附性能的影响,并利用ACF的选择性吸附性能,采用分段吸附,以达到同时高效吸附SO2和NOx.对ACF床进行了水洗脱附与负吸热空气法脱附试验.     

活性碳纤维吸附处理对硝基苯酚生产废水

采用活性碳纤维(ACF)吸附处理对硝基苯酚(PNP)生产废水,考察了动态吸附和脱附过程.实验结果表明,在298 K、pH 4时,最佳进水流量为0.25 L/h,ACF的有效吸附量为439.3 mg/g,PNP去除率大于99.95%,TOC去除率大于99.5%,脱附率大于99.5%,ACF的吸附--脱附性能稳定.ACF吸附和电解相结合的工艺能有效去除废水中的有害物质,回收利用PNP和氯化钠,实现了PNP的清洁生产.     

用改性活性碳纤维去除CO2原料气中的H2S

采用固定床动态吸附实验，用改性活性碳纤维（ACF）吸附去除CO2原料气中的H2S。通过改变改性剂种类、反应温度和原料气中CO2浓度，找出用改性ACF去除CO2原料气中H2S的规律。实验结果表明：常温下，可用NaON改性的ACF来消除CO2的酸性对去除H2S的不利影响；随着反应温度的升高，CO2与ACF形成的C（O＊）中间产物增多，CO2的存在有利于改性ACF去除H2S；而当反应温度过高时，CO2与ACF形成的C（O＊）中间产物发生分解，导致ACF碳化，不利于H2S的吸附去除。     

PAN-ACF表面物化特性及其吸附能

活性炭材料低温脱硫、脱硝是目前认为很有应有前景的技术之一。用两种不同方法对PAN—ACF(聚丙烯腈基活性炭纤维)进行催化处理，分析研究其表面物理化学特性，并计算其表面吸附能。结果表明，先后经硫酸和氨水浸泡催化处理的PAN—ACF，其吸附能量最大且含氮量最高。     

活性碳纤维负载纳米TiO_2光催化材料的制备

采用浸渍液中添加环氧树脂黏结剂并高温热处理的方法,制备出活性碳纤维(ACF)负载纳米TiO2光催化材料。对光催化材料的表面形貌和TiO2晶相进行了表征,发现所制备的光催化材料很好地保持了m(锐钛矿型)∶m(金红石型)为79∶21的混晶结构。评价了光催化材料对亚甲基蓝溶液的光催化降解性能。结果表明,当浸渍液中黏结剂质量浓度为5g/L时,ACF负载纳米TiO2光催化材料失重率较低,表明TiO2的负载强度较高。浸渍液中黏结剂质量浓度为15g/L时,ACF上TiO2负载率最高,为65%。当浸渍液中黏结剂质量浓度为25g/L时,ACF负载纳米TiO2光催化材料对亚甲基蓝的降解率最高,反应120min时,亚甲基蓝降解率均接近100%。     

负载稀土元素活性碳纤维在微型反应器中净化NO废气

以NH3为还原剂，以活性碳纤维（ACF）、HNO，浸渍的ACF、负载CuO的ACF和负载La2O3的ACF为催化剂，在微型反应器中考察各种催化剂对NO催化还原的活性，并进行了差热-热重、扫描电镜分析。实验结果表明，ACF负载La能有效地改善催化剂的活性，且催化活性中心为非晶态的氧化物；当ACF负载20％的La2O3时具有最好的低温活性，NO的去除率最高可达92％以上。     

气相置换合成Zn-Cu-BTC及其吸附脱硫性能

采用气相置换法制备了Zn-Cu-BTC双金属有机骨架化合物,运用XRD,SEM-EDS,BET等技术对材料进行了分析表征,并以二苯并噻吩-正辛烷为模拟油（硫含量450 μg/g）,通过吸附脱除二苯并噻吩评价了材料的吸附脱硫性能。表征结果显示,Zn的引入改变了Cu-BTC特有的八面体结构。实验结果表明：在模拟油与吸附剂的质量比100∶1、吸附温度30 ℃的条件下,吸附90 min后Zn-Cu-BTC对硫的吸附达到平衡,吸附量可达38.8 mg/g,脱硫率为94.20%,而Cu-BTC吸附120 min后达到平衡,吸附量仅为26.6 mg/g;Langmuir等温吸附模型可有效描述Zn-Cu-BTC对硫的吸附过程。     

改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附

采用甲醛-硫酸改性法制备改性核桃壳吸附剂,利用静态吸附法研究了改性核桃壳对模拟废水中低浓度Cr(Ⅵ)的吸附性能,并采用SEM和FTIR技术对改性前后的核桃壳进行表征。表征结果显示,改性后的核桃壳表面更粗糙,孔隙轮廓更清晰,更有利于对Cr(Ⅵ)的吸附。实验结果表明:在初始Cr(Ⅵ)质量浓度为20 mg/L、初始废水p H为1、吸附温度为30℃、吸附时间为100 min、改性核桃壳加入量为24 g/L的条件下,改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的去除率为98.4%,高于在相同条件下未改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的去除率(93.1%);改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附更符合Freundlich等温吸附方程,对Cr(Ⅵ)的吸附行为满足拟二级动力学方程。     

氨基介孔磁性载体在柴油生物脱硫中的应用

制备了氨基介孔磁性载体(AMMC),分别采用FTIR,XRD,TEM等技术对AMMC的官能团、磁性、表观形态和沉降性能等进行了表征,并将脱硫菌株固定于AMMC上,以含二苯并噻吩(DBT)的正十六烷为模拟柴油,比较了固定化脱硫菌和游离脱硫菌对柴油的脱硫性能。表征结果显示,AMMC负载了氨基,是具有丰富孔结构的磁性载体(比表面积为61 m~2/g、孔体积为0.131 cm~3/g、平均孔径为11.339 nm),具有悬浮能力强、磁性良好、分离速度快的特点。脱硫实验结果表明:AMMC固定化脱硫菌配合吐温80使用,对DBT的降解率最高,脱硫反应第3天,DBT降解率为75%;AMMC固定化脱硫菌未经活化直接第5次重复使用时,DBT降解率维持在30%左右,游离脱硫菌的DBT降解率不足10%。     

复合改性粉煤灰对磷的吸附性能

将粉煤灰（FA）与Na₂CO₃混合焙烧后浸渍负载Fe²⁺,制备了复合改性粉煤灰（CMFA）。通过多种手段对CMFA进行了表征,并将其用于含磷废水的吸附处理。表征结果显示：改性后的粉煤灰表面疏松多孔,比表面积增大了21倍,产生了金属盐类熔出物及羟基氧化铁和羟基官能团。实验结果表明：当初始磷质量浓度为50 mg/L、吸附温度为20 ℃、溶液pH为4.3、CMFA投加量为5 g/L、吸附时间为30 min时,磷去除率可达98.01%,较FA的50.10%大幅提升;20 ℃时,CMFA对磷的饱和吸附量可达22.15 mg/g;用拟二级动力学模型可较准确地描述CMFA对磷的吸附过程,该过程为自发的吸热过程,符合Langmuir等温吸附模型,为以离子交换为主的化学吸附。     

离子液体改性活性炭对芳香烃的吸附性能

采用浸渍法和嫁接法分别将1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐（[Bmim]TFSI）、丙基三辛基鏻四氟硼酸盐（[P（C₃H₇）（C₈H₁₇）₃]BF₄）和丙基三辛基鏻双三氟甲烷磺酰亚胺盐（[P（C₃H₇）（C₈H₁₇）₃]TFSI）负载于活性炭上。对产物进行了热重和孔结构分析,并以气相甲苯和二甲苯为代表物,研究了其对芳香烃的静态和动态吸附性能。研究结果表明：活性炭经离子液体改性后,能显著提高其对芳香烃的吸附性能;其中 [P（C₃H₇）（C₈H₁₇）₃]TFSI和[P（C₃H₇）（C₈H₁₇）₃]BF₄）浸渍改性活性炭的甲苯静态吸附量较大,分别为782 mg/g和777 mg/g （25 ℃,0.1 MPa）;[P（C₃H₇）（C₈H₁₇）₃]BF₄浸渍改性活性炭对于3种二甲苯异构体的吸附量最大,且排序依次为邻二甲苯>间二甲苯>对二甲苯。吸附动力学研究表明,在较高的甲苯初始浓度和较低的气体流量下,[P（C₃H₇）（C₈H₁₇）₃]TFSI浸渍改性活性炭具有更好的吸附性能。     

改性聚丙烯纤维的制备及其对苯系物的吸附

分别采用熔融接枝法和共混法制备聚丙烯(PP)/苯乙烯(St)改性纤维(PP-g-St)和聚丙烯/聚苯乙烯(PS)改性纤维(PP/PS),研究了熔融接枝条件对St接枝率的影响,考察了PP纤维、PP/PS纤维和PP-g-St纤维对纯苯系物和水中乳化、溶解态苯系物的吸附性能,并探讨了再生后的重复吸附性能。实验结果表明:PP熔融接枝St的最优配比为w(St)=9%,w(过氧化二异丙苯)=0.5%,此时St接枝率为4.7%,且能顺利纺丝;相比于PP纤维,PP-g-St纤维和PP/PS纤维对纯苯系物和水中乳化、溶解态苯系物的吸附量显著提高;吸油饱和的PP-g-St纤维和PP/PS纤维通过离心法再生5次后吸附性能再生率仍能够分别达到82.0%和87.6%。     

半饱和褐煤活性焦预吸附—生物降解—褐煤活性焦吸附组合工艺处理稠油废水的中试研究

为解决稠油废水的达标排放问题,构建了半饱和褐煤活性焦(HSLAC)预吸附—生物降解—褐煤活性焦吸附组合工艺处理稠油废水的中试装置(5 m3/h)。稠油废水经已吸附生化出水的HSLAC吸附预处理后,生物降解出水COD均值大幅降至82.49 mg/L,总出水COD均值为39.22 mg/L,实现了出水达标(COD≤50 mg/L)。三维荧光光谱分析表明,经HSLAC吸附预处理后,生化出水中溶解性有机碳浓度较未经吸附预处理时大幅降低,石油类和腐殖质是生化难降解的有机物。HSLAC预吸附可大幅降低处理成本。     

铁矿石烧结烟气脱硫灰处理含铬废水

在分析铁矿石烧结烟气脱硫灰成分的基础上,利用脱硫灰中的亚硫酸盐还原废水中的Cr(Ⅵ),再加碱中和,通过沉淀去除铬。在初始废水pH 1.0、脱硫灰加入量0.06 g/mg(以Cr(Ⅵ)计)、振荡转速160 r/min、振荡时间25 min、中和pH 7.5的最佳工艺条件下处理模拟含铬废水,Cr(Ⅵ)质量浓度由10.00 mg/L降至0.18 mg/L,去除率达98.2%。最佳工艺条件下处理3种实际含铬废水,处理后出水的Cr(Ⅵ)和总铬的质量浓度及pH均满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》。实现了对脱硫灰的综合利用、化害为利和以废治废的目标。     

油页岩发电项目2×210MW机组除尘器选型

广东粤电油页岩发电项目2×210MW机组CFB锅炉燃用茂名本地油页岩，除尘设备在可研和初步设计时均选用双室5电场高效静电除尘器，在烟气脱硫工程招标文件审查时发现脱硫装置入口烟尘浓度偏高，不能满足烟气脱硫装置要求，故重新对除尘器进行了调研、分析、选型。     

脱硫用电石渣的重金属浸出特性及其对环境的影响

针对电厂用脱硫剂电石渣,分析了其基本组成及重金属浸出特性,为电厂脱硫设施的参数设计和环境影响评价提供依据和参考。研究结果表明,脱硫用电石渣主要成分为Ca（OH）2,含量在40%～50%之间;在8种重金属的含量中,只有Cd的含量超出土壤质量三级标准的要求,基本不会对土壤造成污染。浸出毒性试验表明,电石渣及其脱硫产物属于非危险废物,其各种重金属的浸出浓度主要受其本身重金属含量和最终pH的影响,这种影响在Pb、Cu和Cd上表现得较为突出,酸性环境下更有利于他们的浸出;碱性环境下有利于Pb和Ni的浸出。