活性炭孔结构和表面化学性质对吸附硝基苯的影响

通过对活性炭HNO3氧化及随后的N2:气氛中热处理,研究了活性炭性质对其吸附硝基苯性能的影响.以低温液氮(N2/77K)吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布,以SEM观测活性炭表面形貌,以Boehm滴定、FTIR、零电荷点pHpzc测定及元素分析定量表征活性炭表面含氧官能团变化.结果表明, HNO3氧化可以显著改变活性炭表面化学性质,增加活性炭表面酸性含氧官能团数量,对活性炭孔隙结构影响不大.随后N2:气氛中热处理可以造成活性炭表面酸性含氧官能团分解,外表面积增大,微孔烧蚀为中孔.硝基苯在活性炭上的吸附基本符合Langmuir方程,改性后活性炭对硝基苯的吸附容量明显改变, ACNO-T、ACraw、ACNO吸附容量分别为1011.31、483.09、321.54 mg·g-1.较大的外表面积、适宜数量的中孔以及较少的酸性含氧官能团是ACNO-T对硝基苯表现出较高吸附容量的主要原因.     

阴极电场增强活性炭纤维-臭氧体系去除水中硝基苯

通过对电流强度、反应液初始pH值、电解质种类及浓度等因素分析,探究了电增强活性炭纤维-臭氧体系对水中硝基苯的去除效果和机制.结果表明,与活性炭纤维-臭氧体系比较,电增强活性炭纤维-臭氧体系对硝基苯的去除效率显著提升.电增强活性炭纤维-臭氧体系中电流强度对体系影响不显著,臭氧浓度对水中硝基苯的去除效率有一定影响,反应初始液的pH值对活性炭纤维催化臭氧体系的影响较大.水中无机盐如硫酸钠、硝酸钠及氯化钠的存在会抑制活性炭纤维催化臭氧.此外,单独臭氧对活性炭纤维有破坏作用,降低了活性炭纤维对反应的促进效果,外加阴极电场时,不仅活性炭纤维对有机物的去除效果显著提升,而且保证了活性炭纤维结构不被臭氧所破坏.     

三维粒子电极催化氧化活性艳红X-3B实验研究

采用浸渍焙烧法制备了Cu/γ-Al2O3、Cu-Co/γ-Al2O3粒子电极,TiO2/Ti为阳极、石墨为阴极,采用三维电极降解染料模拟废水活性艳红X-3B溶液,考察了粒子电极、槽电压、pH值、电解质浓度等因素对处理效果的影响。实验结果表明:该反应器能够有效的降解X-3B,粒子电极显示了较高的催化活性,双组分粒子电极Cu-Co/γ-Al2O3比单组分粒子电极Cu/γ-Al2O3有着更好的催化效果,降解机制主要是电致·OH的间接氧化和粒子电极表面的直接氧化的协同作用。     

活性炭性质对其吸附水中硝基苯性能的影响

通过对活性炭进行HNO3氧化及热处理改性,研究了活性炭性质对其吸附硝基苯性能的影响.以低温液氮(N2/77 K)吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布;以Boehm滴定、零电荷点pHPZC的测定及元素分析定量表征活性发表面含氧官能团变化.结果表明:经改性后,活性炭比表面积及总孔容略有减小,表面性质发生较大变化.改性活性炭对硝基苯的吸附容量明显改变,吸附容量大小依次为:AC1′＞AC0′＞AC0＞AC1.经硝酸氧化后,比表面积下降、存在过多表面含氧官能团是导致AC1吸附硝基苯能力降低的主要原因;而AC1'表面适量酚羟基所提供的氢键吸附是其对硝基苯吸附量增加的主要原因.     

硝酸改性活性炭特征及其催化臭氧氧化性能

采用硝酸氧化对颗粒活性炭进行改性处理,研究了硝酸改性后活性炭结构和表面化学性质,及其对酸性大红3R的吸附能力和催化臭氧氧化去除效果的影响。结果表明,硝酸改性后,活性炭比表面积减小,微孔孔容减小,中孔孔容增大。活性炭表面以羧基为主的酸性含氧官能团随着硝酸改性浓度提高而显著增加,并对其吸附能力和催化臭氧氧化能力产生显著影响。硝酸改性活性炭吸附能力在碱性条件下由于表面酸性官能团和酸性大红3R之间的静电作用而有所降低;在酸性条件下由于二者的色散作用而增强。表面酸性官能团在碱性条件下参与臭氧分解,产生·OH,增强了硝酸改性活性炭对酸性大红3R的催化臭氧氧化去除效果。     

酸碱改性活性炭及其对甲苯吸附的影响

分别用酸溶液(H_2SO_4、HNO_3、H_3PO_4)和碱溶液(NaOH或NH_3·H_2O)浸渍方法对活性炭进行改性,并对酸改性活性炭进行碱溶液二次改性处理,通过表征改性前后活性炭BET比表面积、孔结构、表面官能团等理化特征和测定其对甲苯蒸气的饱和吸附量,研究了影响活性炭吸附甲苯蒸气的关键因素.结果表明,酸改性使BET比表面积、微孔面积、微孔容积减少、表面酸性官能团增加,而碱改性呈现相反的理化特征变化.活性炭理化特征的变化可能与改性溶液的酸碱性、氧化还原性有关,并且这种相反的变化直接关系到活性炭对甲苯蒸气的吸附.3种酸改性的活性炭对甲苯蒸气饱和吸附量相对于原活性炭减少9.6%~20.0%,而两种碱改性的活性炭则增加29.2%~39.2%.相关性分析显示甲苯吸附量与BET比表面积、微孔面积、微孔容积正相关,而与表面酸性官能团负相关;多元回归分析进一步表明微孔容积和酸性官能团数量是影响活性炭甲苯吸附的关键因素.二次改性活性炭甲苯吸附量与表面含氧酸性官能团拟合结果则表明,—COOH、C＝O和—OH都对活性炭甲苯吸附能力有影响,其中—COOH影响较大.研究结果表明有效提高活性炭对甲苯吸附能力,改性宜以提高活性炭微孔容积和减小活性炭表面酸性官能团数量,特别是—COOH数量为目标导向.     

电-多相催化反应体系对垃圾渗滤液的降解

以颗粒活性炭(GAC)为导电性粒子电极,以负载金属氧化物的多相催化剂替代绝缘填料,构建电-多相催化氧化体系.采用浸渍法制备一系列含Cu、Ce的γ-Al₂O₃负载型催化剂,与GAC均匀混合构成床体填料,电催化氧化降解垃圾渗滤液.考察了催化剂的催化活性,并用SEM和XRD 等手段对催化剂的微观结构、表面形貌进行表征.研究表明,浸渍液金属离子浓度含量Cu 为2%、Ce 为9%时所制得的催化剂活性最高,并且该催化剂性能稳定,经5 次使用后仍具有一定的催化活性.通过正交试验考察影响工艺的主要参数,优化电解条件为槽电压15.0V,pH3,曝气量0.08m³/h,极间距2.0cm.其中槽电压和pH 值对电解效果影响较大.反应过程中体系通过电-Fenton-多相催化共同作用,强化垃圾渗滤液的处理效果.     

以活性炭纤维为阴极的光电化学法协同处理垃圾渗滤液

以活性炭纤维(ACF)为阴极,RuO2/Ti形稳电极为阳极,研究了电氧化、电氧化/电芬顿及光电化学组合3种过程对垃圾渗滤液的处理效果,考察了初始pH和电流密度对光电化学法降解渗滤液TOC的影响,并探讨了渗滤液有机物形态及可生化性的变化规律.结果表明,光电化学组合法对渗滤液TOC的处理效果及降解一级动力学常数远高于电氧化...     

染料废水电催化氧化及降解动力学研究

以新型钛基二氧化铅电极为阳极、石墨为阴极、活性炭-纳米二氧化钛为催化粒子电极降解染料模拟废水酸性红B溶液,考察了槽电压、pH值、催化剂量等对处理效果的影响。实验结果表明:纳米二氧化钛催化剂的催化效果显著,该反应器能够有效的降解酸性红B,降解机制主要是电致H2O2、.OH对有机物的氧化、降解。同时用一级反应拟合了酸性红B溶液COD去除反应,由实验数据确定了反应动力学方程。     

粒径与前驱体对活性炭催化臭氧氧化的影响

利用煤质、木质、椰壳3种前驱体活性炭制得6种粒级共18种活性炭样品,作为催化剂进行催化臭氧降解草酸的效果研究.结果表明,减小活性炭粒径对催化臭氧氧化效率提升效果显著,160~300目活性炭催化臭氧氧化降解草酸速率常数是10~20目颗粒活性炭的9.2~19.0倍.煤质160~300目活性炭催化臭氧氧化降解效果最佳.活性炭粒径的倒数与催化臭氧氧化伪一级动力学速率常数呈线性关系.对官能团的滴定表明,活性炭表面的羟基数量与催化臭氧氧化一级动力学速率常数存在较为明显的指数关系.     

电场辅助活性炭吸附法去除水中的Cu2+

通过电场辅助活性炭吸附水中的Cu²⁺,分析吸附机理,pH值对Cu²⁺吸附的影响以及活性炭电极的再生性.结果表明,活性炭电极添加电场后,Cu²⁺的去除率明显提高,当活性炭电极间施加1.0V电压时,Cu²⁺的去除率提高了223.5%.通过Langmuir和Freundlich吸附等温线模型分析,添加电场后,活性炭电吸附Cu²⁺主要是带电活性炭表面形成的双电层作用,而不仅仅是活性炭表面化学吸附点位.pH值对电场辅助活性炭吸附水中Cu²⁺的影响极大,pH值太低时,水中H⁺会与Cu²⁺竞争活性炭表面化学吸附点位以及双电层点位.研究发现采用电极短接方式可提高Cu²⁺后的脱附率及脱附速率,脱附率达到79.1%.通过FTIR图谱可知,表面官能团-COOH和-C=O吸附的Cu²⁺难以脱附出来,但得益于此,再循环吸附-脱附2~4次时,主要以双电层静电吸附为主,脱附效率提高,电极的再生性良好.     

折流生物膜反应器处理生活污水效能研究

折流生物膜反应器是一种以活性炭纤维组合的膜载体为折流挡板的新型污水处理工艺。考察了活性炭纤维表面生物膜的挂膜情况,并针对不同停留时间和碳氮比情况下,生物膜同时去除有机物和氮的效果。结果表明,折流状况下,活性炭纤维挂膜效果好,5d后生物膜厚度达到3~4mm;在水温为18~23℃,pH值为7.1~7.4,进水DO为4.5~5.4mg/L,停留时间为8h,碳氮比为10的条件下,对COD和NH+4-N的去除率分别达到80%和60%以上。     

氨水活化的活性炭纤维的脱硫作用

通过使用氨水作活化剂对沥青基炭纤维进行活化，制香了表面富含氮元素的活性纤维，元素分析和XPS均证实此种活化方法可在活性炭纤维上引入停含炭纤维上引入含氮宫能团，所得活性炭纤维在H2O和O2存在下脱除模拟烟气中SO2的活性显著高于用常规方法化（如水蒸汽）制香的活性炭纤维，也高于含氮的聚丙烯腈基活性炭纤维，对引入到ACF表面的含氮官能团的种类及其在脱硫过程中所起的作用进行了分析。     

三维电极处理腈纶聚合废水的条件优化研究

采用填充粒状活性炭的三维电极处理腈纶聚合废水,考察实验条件对污染物去除效果的影响以及废水处理前后可生化性的变化.阳极为Ti/SnO₂-Sb₂O₃网状极板,阴极为网状钛电极,分别考察了停留时间、 电解电压、 pH值、 曝气量对废水中污染物去除效果的影响.结果表明,电解电压和pH值对废水有机物的去除率影响较大,在最优实验条件：电解电压为15V,pH值为3,曝气量400 mL/min的条件下电解120 min,腈纶聚合废水的COD、 TOC和丙烯腈的去除率分别为32.59%、 22.17%和89.70%,并且经过电解处理,废水BOD₅/COD值从0.02上升至0.42,可生化性显著提高,为生物处理提供了条件.     

活性碳纤维对水中五氯酚的吸附性能研究

文章研究了活性碳纤维(ACFs)对水中五氯酚(PCP)的吸附行为、吸附条件及再生性能。结果表明,PCP在ACFs上的吸附容量较大,Langmuir及Freundlich等温线都能较好地反映其吸附行为;ACFs对水中分子和离子状态的PCP均可吸附,在最佳的静态吸附和动态吸附条件下,PCP去除率分别可以达到97%和99.8%;用0.01mol/L NaOH溶液进行再生,吸附量基本不变,五氯酚回收率可达90%以上。     

Preparation and application of efficient TiO2/ACFs photocatalyst

Activated carbon fibers （ACFs） supported titanium dioxide （TiO2） photocatalyst was developed by sol-gel method. The surface morphology and microstructure of the photocatalyst were characterized with scan electron microscope（SEM）, X-ray diffraction patterns and specific surface area analysis. The prepared photocatalyst is specially helpful for the removal of low molecular weight organic pollutants in wastewater. Decomposition efficiency of methylene blue solution by TiO2/ACFs catalyst reached almost 100% under 60 min reaction, while the decomposition efficiency by pure TiO2 was only 25% under 3 h reaction. The mineralization of toluene aqueous solution was measured by total organic carbon instrument, and the evolution of intermediate species was detected by gas chromatograph instrument. The results indicated that the prepared photocatalyst not only enhanced the photoactivity of TiO2, but also suppressed the emergence of intermediate species, which may be more deleterious to human. The enhancement of photocatalysis was due to increased efficiency of adsorption and desorption, which were control steps in heterogeneous photocatalysis.     

活性炭粒子电极改性及其电催化性能

针对粒子电极电催化性能低、电能消耗大等问题,以柱状活性炭（AC）为载体,采用浸渍法制备负载金属的活性炭粒子电极,通过正交试验探究其最优制备条件,并应用Bohem返滴定法和SEM对改性活性炭进行表征。正交试验表明:粒子电极电催化性能受浸渍时间的影响比受浸渍浓度、焙烧时间、焙烧温度的影响更大。不同制备条件下的粒子电极形貌差异很大。在0.1 mol/L的浸渍液中浸渍12 h,400 ℃条件下焙烧4 h得到的粒子电极用于三维电极反应器中降解活性艳红X-3B,染料去除率达到85.97%,COD去除率达到65.61%,对比AC,染料去除率提高了5.29百分点,COD去除率提高了10.12百分点,能耗降低了13%。表明Ni/AC粒子电极可提高其电催化性能,降低能耗。     

三维电极法降解阿莫西林模拟废水的工艺研究

电化学氧化法是一种高效且环保的处理技术,在对包括阿莫西林在内的抗生素的处理上具有显著优势。向传统二维电极反应器中添加活性炭作为粒子电极,能降低系统中传质阻力,提高电流效率。探究了利用三维电极反应器处理阿莫西林模拟废水的最佳工艺,并与传统二维电极反应器和单纯活性炭吸附工艺进行对比。结果表明:三维电极反应器处理阿莫西林适宜条件为石英砂占填充粒子总体积为10%,施加电流密度为5 mA/cm2,电解质为17 mmol/L Na₂SO₄,溶液初始pH为5.56,此时 TOC去除率为49.1%,阿莫西林去除率为99.0%;且三维电极反应器存在电解和吸附的协同作用,使TOC去除率高于单纯活性炭吸附法和二维电极反应器去除率的加和(49.1%>22.0%+8.7%),具有较好的应用前景。     

过滤式碳纤维电极消毒效果比较与机理研究

过滤式电极消毒作为一种安全、高效的新型消毒技术备受关注,然而目前使用的电极材料比较单一,且稳定性和高效性难以兼备,制约了该技术的设备化发展.本文采用过滤式消毒方式,考察了几种高孔隙率的导电碳纤维毡的消毒效果.结果表明,碳纤维毡电极具有优异的消毒能力,活性碳纤维电极可在几伏的电压下使细菌死亡,与传统电化学消毒相比,电压降低了1~2个数量级.其中A-PCF(聚丙烯腈基活性碳纤维)电极在外接电压2 V,水力停留时间2 s时即可对大肠杆菌菌液实现6.5log的去除.当外接电压≤2 V时,流出物中未检测到氯,pH保持不变,排除了电化学产物的影响.A-PCF可作为过滤式电极消毒的优选电极材料.     

粘胶基活性炭纤维湿氧化改性对甲苯吸附性能的影响

为了研究粘胶基活性炭纤维(ACFs)湿氧化改性对甲苯吸附性能的影响,采用实验室模拟的方法,研究了H₂O₂湿氧化改性ACFs结构性质和表面化学性质对甲苯吸附性能的影响.结果表明:相比原样,改性ACFs的微孔孔容和表面积等结构参数均有所增大,从而有利于吸附甲苯.不同浓度的改性ACFs样品具有相似的结构性质和不同的表面化学性质;随着H₂O₂浸渍浓度的提高,ACFs表面CO型含氧基团含量递减且有利于吸附甲苯;CO₂型含氧基团含量递增且不利于吸附甲苯;整体上,ACFs表面含氧基团(包括CO型和CO₂型基团)总量的增多不利于甲苯吸附.ACFs与甲苯分子之间π-π色散力作用是影响湿氧化改性后ACFs对甲苯吸附性能的关键因素.