利用废茶制备活性炭及其吸附性能的研究

实验利用提取茶多酚后的废茶以微波磷酸活化法制备活性炭,研究磷酸活化剂浓度、微波功率、微波辐照时间、浸渍比等因素对制备的活性炭亚甲基蓝吸附值的影响。分别通过单一因素分析及正交实验,找到制备活性炭的最佳条件：微波功率700W、辐照时间8min、磷酸浓度20％、磷酸／样品浸渍（质量）比3：1。利用该最佳条件制备的活性炭,验证实验表明：亚甲基蓝吸附值均〉75．12mg/g,活性炭平均回收率达到65．28％。     

硫酸—微波法制备污泥活性炭研究

以污水厂剩余污泥为原料,采用微波辐照硫酸活化的方法制备污泥活性炭。微波功率、辐照时间和硫酸浓度对污泥活性炭吸附性能具有显著影响,在最佳工艺条件微波功率500W、微波辐照时间240s、硫酸浓度25%～30%条件下制得的活性炭碘值为476.25mg/g,亚甲基蓝吸附量为12.20mg/g。     

KOH活化法制备牛粪活性炭的研究

以牛粪为原料,采用KOH活化法制备活性炭,并考察了浸渍比、活化剂浓度、活化时间和活化温度等不同制备条件对牛粪活性炭样品性能的影响.实验结果表明,在浸渍比1∶4、KOH质量分数35%、活化时间60min、活化温度700℃条件下制备的活性炭性能最佳,制得的活性炭比表面积为979.8m2·g-1,碘吸附值可达796.37mg·g-1,亚甲基蓝吸附值可达150.30mg·g-1.最后,将制备的牛粪活性炭应用于对Cr(Ⅵ)的吸附,研究了最佳工艺条件下制备的活性炭吸附Cr(Ⅵ)的适宜条件.结果表明,在投加量为8g·L-1时、吸附时间90min、pH值为5和较低温度的适宜条件下,自制牛粪活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附量最大.     

亚临界水解预处理稻草秸秆制备活性炭及表征

通过以稻草秸秆的亚临界预处理中产生的残渣作为实验材料,以氯化锌作为活化剂制备具有吸附性能的活性炭,研究了活化温度,活化时间,浸渍时间以及浸渍比等4个因素对生成活性炭的性能影响,设计正交实验制备活性炭.以低温液氮吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布,以扫描电子显微镜(SEM)观测活性炭表面形貌,并以亚甲基蓝(MB)作为吸附质,研究了活性炭对亚甲基蓝的吸附动力学和吸附等温线.结果表明,活化温度900℃,活化时间60 min,浸渍比1∶5,浸渍时间12 h,当氯化锌质量分数为20%时,制得相应活性炭的碘值为1 122.79 mg.g-1,亚甲基蓝吸附值为136.50 mg.g-1.亚甲基蓝在活性炭上的吸附基本符合Langmuir方程,且准二级动力学模型能很好地描述活性炭对亚甲蓝的吸附过程;热力学研究表明,吸附吉布斯自由能(ΔG0)<0,而焓变(ΔH0)>0,说明吸附为吸热的自发反应过程,升温有利于吸附.     

炭化温度对废旧布袋制备活性炭性能的影响及其表征

以水泥厂废旧除尘布袋为原料,KOH为活化剂制备了活性炭.利用热重分析法(TG-DTG)对废旧布袋热解过程进行分析;重点考察了不同炭化温度(400、450、500、550和600℃)对废旧布袋制备活性炭的产率及活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响;同时采用N2吸附等温线对最佳工艺条件制备的活性炭孔隙结构进行了表征.研究结果表明,500℃为最佳炭化温度.最佳炭化温度下制备的活性炭,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和产率分别为1350.72 mg·g-1、97.5 mg·g-1和20.16%.活性炭比表面积高达1228.51 m2·g-1,总孔容达0.7134 cm3·g-1,孔径分布以微孔居多,N2吸附等温线为I型.     

磷酸活化纺织固体废弃物制备活性炭及表征

以纺织固体废弃物为原料,磷酸为活化剂,采用一步活化法制备活性炭。采用正交实验研究了磷酸浓度、浸渍时间、活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响,得到最佳工艺条件,借助氮吸附等温线、BET方程、BJH方程、SEM和FTIR分析了活性炭孔结构和表面化学性质。结果表明:最佳工艺条件为磷酸浓度40%(质量分数)、浸渍时间24h、活化温度500℃、活化时间30min。最佳条件下活性炭碘值为967mg/g,亚甲基蓝值为112mL/g,BET比表面积为1107.51m2/g,总孔容积为1.239cm3/g,中孔容积为1.024cm3/g,中孔占82.65%。活性炭表面具有羟基、羰基、内酯基和多种含磷官能团。     

微波制备秸秆活性炭及其对甲苯吸附性能的研究

以小麦秸秆为原材料,ZnCl2为活化剂,微波加热辐照制备小麦秸秆活性炭。通过改变浸渍比、微波功率、活化时间等因素制得秸秆活性炭比表面积最大为1 230 m2/g。并将制备的秸秆活性炭和选取的商品活性炭用于甲苯的动态吸附试验,研究秸秆活性炭吸附甲苯的性能。结果表明,单位面积秸秆活性炭和商品活性炭吸附甲苯量分别为0.267、0.276 mg/m2,说明秸秆活性炭和商品活性炭吸附性能相当。同时对吸附结果进行Langmuir方程拟合,相关系数R2为0.997。     

铜藻基载铁活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附特性研究

以一种大型海藻——铜藻为原料,Fe Cl3·6H2O为活化剂,采用超声浸渍-原位合成法制备了铜藻基载铁活性炭(Fe/SAC),并以活性炭得率和亚甲基蓝吸附值为指标,通过正交法考察了活化温度、活化时间和浸渍比的影响.同时,采用X射线衍射、扫描电镜和比表面积分析仪对最优结果进行表征,并考察了Fe/SAC吸附亚甲基蓝的热力学与动力学特性.结果表明,Fe/SAC的最优制备工艺条件为活化温度600℃、活化时间1 h、浸渍比1∶1,此时的活性炭得率为39.5%,亚甲基蓝吸附值为255.67 mg·g~(-1);最优工艺条件下制得的Fe/SAC比表面积为558.31 m2·g~(-1),其负载的铁组分主要为Fe3O4和Fe O;亚甲基蓝在Fe/SAC上的吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir等温吸附模型能够很好地描述吸附平衡过程,该吸附是熵增加的自发吸热(ΔS0、ΔG0、ΔH0)过程,升温有利于吸附.     

离子束辐照活性炭吸附性能研究

利用离子束注入机对活性炭进行N+辐照改性,使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱仪(Raman)对活性炭表面形貌、结构等特性进行表征,研究了改性后活性炭对亚甲基蓝(MB)吸附性能的变化。实验表明:活性炭经离子束辐照后,比表面积和石墨化程度均降低,对亚甲基蓝的吸附能力降低,且辐照剂量增大,吸附能力减小。在活性炭浓度为0.667 g/L,吸附时间为360 min,振荡器频率为250 r/min,吸附温度为308 K时,活性炭对亚甲基蓝的吸附量为249.081 mg/g,改性活性炭(剂量为40 000 dose)在同等条件下吸附量为241.726 mg/g。改性活性炭对亚甲基蓝吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温模型。     

泥炭复配玉米秸秆活性炭的制备及其吸附性能

采用泥炭为原料,氢氧化钾为活化剂制备了粉末活性炭,并研究其对水中亚甲基蓝的吸附性能。选取泥炭秸秆比、活化时间、活化温度和碱炭比为因素,通过正交试验确定了最佳工艺条件,即泥炭秸秆比为2∶1,活化时间为1 h,活化温度700℃,碱炭比为1∶3。吸附实验结果表明,该泥炭复配玉米秸秆为原料制备的粉末活性炭对水中亚甲基蓝的吸附效率高,最大吸附量为898.2 mg/g,Freundlich吸附等温式的拟合效果优于Langmuir吸附等温式,表明主要吸附为多层吸附。准二级动力学模型比准一级动力学模型能更好地拟合活性炭吸附亚甲基蓝的动力学规律。     

农作物残体制备的生物质炭对水中亚甲基蓝的吸附作用

将稻草、稻壳、大豆秸秆和花生秸秆低温热解制备生物质炭,用平衡吸附实验和淋溶实验研究了制备的生物质炭对阳离子染料亚甲基蓝的吸附及对水体中亚甲基蓝的去除效果.结果表明,生物质炭对亚甲基蓝有很高的吸附能力,但不同生物质炭之间存在较大差异,4种生物质炭吸附亚甲基蓝能力的大小顺序为:稻草炭>大豆秸秆炭>花生秸秆炭>稻壳炭,这一顺序与生物质炭表面负电荷数量和生物质炭比表面的大小顺序基本一致.但亚甲基蓝在生物质炭表面主要发生专性吸附,因为亚甲基蓝的吸附量随介质离子强度的增加而增加,而且亚甲基蓝吸附使生物质炭颗粒的Zeta电位向正值方向位移.Langmuir方程对吸附等温线的拟合效果较好,可以用Langmuir方程描述生物质炭对亚甲基蓝的吸附.由Langmuir方程预测的亚甲基蓝在稻草炭、大豆秸秆炭、花生秸秆炭和稻壳炭表面的最大吸附量分别为196.1、169.5、129.9和89.3 mmol.kg-1.淋溶实验表明,156 g稻壳炭可以将30 L水中亚甲基蓝浓度为0.3 mmol.L-1的染料几乎全部除去,累积吸附量达57.7 mmol.kg-1.生物质炭可以用作高效吸附剂去除染料废水中的亚甲基蓝.     

GA-g-PAMPS/AA/ST凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能

采用微波辐射技术,通过接枝共聚反应制备了阿拉伯胶（GA）-g-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）/丙烯酸（AA）/海泡石黏土（ST）（GA-g-PAMPS/AA/ST）复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶进行了表征,研究了水凝胶对水溶液中亚甲基蓝（MB）染料的吸附性能.结果显示：GA、ST和AA与AMPS发生了接枝共聚反应,形成具有均匀三维网络结构的复合水凝胶.0.025g水凝胶可以使体积为50mL、pH值为6.4、浓度为600mg/L的MB溶液的吸附量和吸附率分别达1146mg/g和95.5%,水凝胶具有较好的重复利用性能.Freundlich等温模型和准二级动力学模型能更好地描述吸附过程.热力学研究表明水凝胶对亚甲基蓝吸附是自发、吸热和不可逆的过程.该水凝胶可用作阳离子染料和阳离子型污染物的潜在候选生物质吸附剂.     

GA-g-PAMPS/AA/ST凝胶的制备及对亚甲基蓝吸附性能

采用微波辐射技术,通过接枝共聚反应制备了阿拉伯胶（GA）-g-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（AMPS）/丙烯酸（AA）/海泡石黏土（ST）（GA-g-PAMPS/AA/ST）复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶进行了表征,研究了水凝胶对水溶液中亚甲基蓝（MB）染料的吸附性能.结果显示：GA、ST和AA与AMPS发生了接枝共聚反应,形成具有均匀三维网络结构的复合水凝胶.0.025g水凝胶可以使体积为50mL、pH值为6.4、浓度为600mg/L的MB溶液的吸附量和吸附率分别达1146mg/g和95.5%,水凝胶具有较好的重复利用性能.Freundlich等温模型和准二级动力学模型能更好地描述吸附过程.热力学研究表明水凝胶对亚甲基蓝吸附是自发、吸热和不可逆的过程.该水凝胶可用作阳离子染料和阳离子型污染物的潜在候选生物质吸附剂.     

负载镧镁活性氧化铝的制备及除氟性能研究

采用浸渍法制备负载镧镁活性氧化铝改性除氟剂,用于去除溶液中氟离子。通过正交实验考察镧镁摩尔比、焙烧温度和焙烧时间对改性活性氧化铝吸附性能的影响,得出最佳合成条件为镧、镁物质的量比1∶2,焙烧温度300℃,焙烧时间2.0 h。研究吸附时间、投加量、p H值和共存阴离子对氟离子吸附效果的影响。结果表明:吸附时间为3.0 h、投加量为3.6 mg/L,p H值在6~9,除氟效果最好,氟离子去除率为94.5%;对比不同阴离子对除氟性能的影响,除氟性能受阴离子影响力大小为:CO2-3>SO2-4>Cl->NO-3;吸附剂对氟离子的吸附过程符合伪二级动力学模型,吸附等温线满足Langmuir吸附等温式,其饱和吸附量为7.663 mg/g;不同温度下的热力学结果表明该反应为自发吸热反应。     

水雾协同微波脱附再生树脂吸附剂

以溶剂热法合成的聚二乙烯苯（PDVB）树脂为吸附剂,苯、甲苯、二氯甲烷为典型的非极性吸附质,对比单一微波和超声雾化水协同微波条件下树脂的脱附再生效果,考察微波功率、水雾量、吸附质种类等对树脂脱附效果的影响.结果表明,PDVB 树脂在单一微波作用下对非极性有机分子的脱附率约为50%,而在超声雾化水协同作用下,PDVB 对苯、甲苯、二氯甲烷的脱附率均可达到90%以上.同时脱附床层的温度始终保持在40℃以下,不会造成树脂高温老化,多次吸附/脱附循环再生后,树脂结构仍能保持稳定,表明在微波条件下引入超声雾化水可强化体系的微波吸收能力,实现树脂吸附剂的快速脱附再生.     

不同煅烧温度制备TiO_2及光解2-氯苯甲酸

为了考察煅烧温度对TiO2结构和光催化活性的影响,以酞酸丁酯作为前驱体,利用溶胶-凝胶法在不同煅烧温度下制备TiO2,并用亚甲基蓝测试其光催化活性。TG热重分析表明,450~700℃时TiO2有晶型变化,XRD表征说明,TiO2晶型受煅烧温度影响显著,其中450~600℃煅烧制备的TiO2为锐钛矿型,650℃煅烧时TiO2出现金红石晶型;亚甲基蓝光解实验结果表明,煅烧温度显著影响TiO2的光催化活性,其中,450~600℃煅烧TiO2对亚甲基蓝光解效果较好,光降解2.5h后降解率高达95%~97%;550℃煅烧制备的锐钛矿型TiO2对2-氯苯甲酸有一定光解催化效果,紫外光解4h后降解率高达80%左右,光解过程符合零级动力学模式。     

木质素基吸附材料的制备及其吸附性能研究

以木质素磺酸盐为原料,利用反相悬浮聚合技术,成功制备木质素基吸附材料,并研究了交联剂用量、分散剂用量、聚合温度、聚合时间及体系酸度等对悬浮聚合反应及其阳离子染料亚甲基蓝吸附性能的影响。实验结果表明,所制备的吸附材料对亚甲基蓝有较快的吸附速度和较高的吸附量,当木质素吸附材料对亚甲基蓝的吸附量达到17.71mg/g后,吸附趋向饱和,温度保持在30℃左右有较高的吸附量。     

改性核桃壳对石油烃类物质的吸附试验研究

为了研究改性制备核桃壳对石油烃吸附程度,以化学改性制备核桃壳为吸附剂,考察了溶液p H值、时间和温度对改性核桃壳吸附石油烃效果的影响。结果表明:当温度为298 K,p H为7.0,0.2 g改性核桃壳吸附处理100 m L浓度为60 mg/L的柴油溶液,80 min后吸附量最大,可达到12.57 mg/g。该吸附过程符合准二级动力学方程,其相关系数达到0.9999。在3种温度(298,308,318 K)条件下的吸附等温曲线更符合Freundlich模型。通过热力学计算证实,该吸附过程是吸热的、自发的过程,一定程度上的升温有助于石油烃的吸附。