载钛活性炭电极电吸附除盐性能的研究

采用sol-gel法制备载钛活性炭(Ti-AC),并用此活性炭制取了Ti-AC电极,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射仪(XRD)和电化学工作站等对活性炭电极的表面形貌、元素组成、化合物形态以及电极的电化学性能进行分析,并考察载钛前后活性炭电极的除盐能力,而且对Ti-AC电极与碳纳米管电极和活性炭纤维电极的实用性进行比较.结果表明,Ti-AC电极含有一定量的Ti元素,其形态为金红石型TiO2,并在电极表面积聚为很多的絮状结构,载钛后双电层形成速率更快,电吸附容量显著提高.对NaCl的吸附试验表明,Ti-AC电极物理吸附降低,电吸附明显提高,除盐率提高了62.7%.实用性分析表明,Ti-AC电极更适宜应用于电吸附除盐.     

卷式活性炭纤维电极电吸附除盐试验研究

自行研发并制作一种新型卷式活性炭纤维电极电吸附除盐装置,采用了单因素试验分析方法,研究了电压、溶液初始浓度、溶液体积、流量和电极板间距对电吸附除盐效果的影响。结果表明:2 V为最佳电压,当溶液初始浓度1 000 u S/cm,溶液体积100 m L,流量10 m L/min,电极板间距1 mm时,电导率去除率达到40%以上,这表明了卷式活性炭纤维电极在电吸附除盐方面良好的应用前景。     

活性炭纤维电极电吸附除盐机理研究

采用自制电吸附除盐装置,在不同操作电压、不同进水浓度条件下,对一定体积的氯化钠溶液进行循环处理,通过吸附过程中的吸附等温线和动力学方程探究了活性炭纤维电极电吸附除盐机理。结果表明:活性炭纤维电极电吸附过程符合Freundlich吸附等温线,电压越大,电极吸附能力越强;而Lagergren准二级动力学方程拟合结果表明,电压越大,极板吸附速率越快;Weber-Morris方程表明,内扩散是影响电吸附速率的主要因素。     

聚丙烯塑料-锯末干混合制备高介孔率柱状活性炭

以聚丙烯塑料和梧桐锯末为原材料,无水K2CO3为活化剂,采用干混合法制备高介孔率柱状活性炭.通过单因素实验,探究了塑料含量、盐料比、活化温度及活化时间对活性炭吸附亚甲基蓝(MB)性能的影响.结果表明:当塑料含量为20%、盐料比为2.5、活化温度为950℃、活化时间为80 min时,所制备的活性炭具有较高的MB吸附量(322.9 mg·g-1).所制备的活性炭具有发达的微观孔隙结构,其比表面积达到1461.99m2·g-1,平均孔径为3.23 nm,总孔容为1.04 cm3·g-1,其中,介孔孔容为0.80 cm3·g-1,介孔率超过70%,充分说明该方法可制备优质高介孔率柱状活性炭.     

蔗渣吸附剂的制备及其对氨氮的吸附研究

从炭化蔗渣的炭化温度和用量,吸附动力学、吸附温度,溶液的酸度、组成,吸附等温线及氨氮的存在形式等方面探讨了实验制备的炭化蔗渣吸附去除溶液中氨氮的影响因素。结果表明,直接炭化法蔗渣吸附剂制备的最佳炭化温度为400℃;在初始氨氮浓度一定的条件下,随着吸附剂投加量的增大,炭化蔗渣对氨氮的吸附量减少;炭化蔗渣吸附氨氮的动力学曲线符合准二级动力学模型,吸附常数K2=3.59g(/mg/min);当pH=9.20时炭化蔗渣对氨氮的最大吸附量为10g/kg;在实验的pH范围内,pH=10时炭化蔗渣对氨氮的吸附去除最好;直接炭化法蔗渣吸附剂对氨氮吸附去除的最佳温度是40℃;pH为3.98～9.20时吸附等温线可用Langmuir与Freundlich吸附等温方程进行拟合。     

污泥基吸附剂除磷及其吸附效能研究

试验通过制备的污泥基吸附剂A、B、C和市售果壳活性炭分别对磷酸二氢钾、三聚磷酸钠、甘油磷酸钠不同的磷溶液进行吸附除磷,研究吸附时间、吸附剂投加量、吸附溶液pH值以及磷溶液初始浓度对除磷效果的影响。试验结果表明:污泥基吸附剂对磷的去除率随吸附时间的增加而提高,在2h时基本达到吸附平衡;磷去除率随吸附剂投加量的增加而提高,但单位吸附剂的吸附量会降低;磷去除率随着磷溶液浓度的增加而降低,而吸附量随磷溶液浓度的增加而提高;随着污泥基吸附剂含铁量的增加,磷溶液解析pH值也越小;同时在对生活污水吸附除磷试验中发现,污泥基吸附剂A、B、C磷去除率均好于市售果壳活性炭,分别为73.4%、85.2%、93.6%、73.3%。     

三种吸附材料除磷效果的比较研究

以开发新型高效除磷吸附材料为目的,以活性炭、蛭石和粉煤灰为试验对象进行吸附除磷性能评价。结果显示,吸附剂的吸附容量随废水pH值变化显著,活性炭、蛭石在pH=6附近达最大值,粉煤灰在pH=11附近达最大值。当改变投加量时,活性炭和蛭石的除磷率并没有随着投加量的增加而增大,而粉煤灰的除磷率与投加量成正比。通过对三种吸附材料除磷性能的比较发现,粉煤灰吸附容量大于蛭石和活性炭,具有优异的除磷效果。     

水热炭化对吸附处理染料废水产生的废活性炭的再生效果

为实现废粉末活性炭的循环利用,采用水热炭化对吸附处理染料废水产生的废粉末活性炭进行再生,考察了水热炭化再生温度、再生时间、初始pH和再生次数等因素对废粉末活性炭再生效果的影响.结果表明:将320℃的水热条件下反应8 h得到的再生粉末活性炭用于吸附处理染料废水,色度去除率在95%左右,废粉末活性炭再生率可超过60%,且酸性条件下更有利于活性炭再生.经过5次吸附再生循环,废粉末活性炭再生率为55.54%,再生率仅下降6.06%.红外光谱分析结果表明,新粉末活性炭、废粉末活性炭和再生粉末活性炭的官能团种类基本一致;表面官能团Boehm滴定测定结果显示,再生粉末活性炭表面碱性基团含量降低、酸性基团含量增加.由于升温改变了废粉末活性炭的吸附平衡,有机物从其表面脱附,部分有机物在再生液中降解;此外,废粉末活性炭表面不易挥发和脱附的有机物在高温高压下炭化所得的产物能进一步吸附有机物,因此导致了废粉末活性炭的再生.研究显示,水热炭化对废粉末活性炭有较好的再生效果,具有实际应用价值.      

电吸附对卤族阴离子的吸附性能研究

分别以物理法和物理化学法对活性炭电极改性进行电吸附实验。采用BET、SEM和FT-IR对电极结构及表面性质进行表征,不仅考察了不同改性方法的电极对卤族阴离子(Cl-、F-、Br-及I-)的吸附性能。并对活性炭电极吸附过程进行动力学分析。结果表明,活性炭电极经物理改性后对NaCl、NaF、NaBr及NaI的单位吸附量分别为5.86、7.29、6.73、20.81 mg/g;经过物理化学改性后电极对4种盐单位吸附量分别达到7.14、9.1、12.02、17.48 mg/g。经拟合吸附过程均符合伪二级动力学方程。在电吸附过程中,2种改性方法增强了活性炭电极对卤族阴离子(Cl-、F-、Br-及I-)的吸附。     

强化电容去离子脱盐的吸附机理研究

采用活性炭作为电极材料,通过涂层方法制备了活性炭电极,并构建了简易的电容去离子(CDI)反应装置。从吸附热力学(吸附等温线、热力学参数等)和吸附动力学角度,对所制备的CDI用活性炭涂层电极电容去离子脱盐的吸附理论进行分析,试图揭示提高CDI脱盐效率的吸附机制。结果表明:Na Cl溶液在活性炭涂层电极上的吸附符合准一级动力学模型;活性炭涂层电极吸附Na Cl的过程以物理吸附为主,也进一步证明了活性炭电极对离子的吸附主要通过电场的静电引力作用,而非电化学氧化还原作用;CDI过程活性炭涂层电极电吸附Na Cl符合Langmuir吸附等温线,属于单分子层吸附。     

微生物电容脱盐燃料电池性能研究

以微生物电容脱盐燃料电池(MCDC)为研究对象,考察了反应时间、盐溶液浓度和电容电极对数对MCDC脱盐效率的影响.试验采用阳离子交换膜分隔阳极室与脱盐室,阴离子交换膜分隔阴极室与脱盐室.试验结果显示在处理5 g·L-1的NaCl溶液试验中,脱盐室溶液盐度先降低后升高,在反应运行30 min时,脱盐室达到最大脱盐率47.83%.同时发现在脱盐过程中,阳极室和阴极室溶液盐度持续降低,运行150 min后分别下降到15.24%和6.12%.随盐溶液浓度的增加,脱盐率降低,单位电极吸附量增加,根据Langmuir方程和Freundlich方程的线性拟合得到,MCDC最大脱盐吸附容量为72.99 mg·g-1,电容吸附为复杂度的双分子层吸附.电极对数从1对增加到4对,MCDC的脱盐效率提高了37.37%.通过电容电极反接,可在1 h内实现电容再生.     

Preparation and characterization of activated carbon foam from phenolic resin

Activated carbon foam was successfully prepared from phenolic resin synthesized with phenol and formaldehyde under alkali condition. The influence of process variables, such as steam rate, carbonization temperature, carbonization time, activation temperature and activation time on the adsorption capacities of the activated carbon foam was studied. Under the optimum experimental conditions, the activated carbon foam with a specific surface area 727.62 m²/g was obtained. Moreover, the iodine value and carbon tetrachloride value of the activated carbon foam was 1050.28 mg/g and 401.37 mg/g, respectively. The pore size of the activated carbon foam was in the range of 3.5–5 nm which was determined through the N₂ adsorption test. In addition, the yield of the activated carbon foam was 36.24%. The result of scanning electron microscopy (SEM) showed that the activated carbon foam became honeycomb structure, and its pore wall was thinner and smoother compared to the unactivated carbon foam.     

活性碳纤维处理含酚废水的研究

采用活性碳纤维处理苯酚模拟废水，通过静态和动态吸附研究，测定了吸附等温线动态穿透曲线，并研究了溶液的pH值、吸附平衡时间对处理效果的影响。结果表明，活性碳纤维对苯酚的吸 附容量为275.1mg/g，吸附速率快，当溶液pH＞8时，吸附效率下降，吸附时间存在最佳值。吸附饱和的活性碳纤维用10％的氢氧化钠溶液再生，重复使用3次，吸附效率无明显变化。     

海藻酸钠包埋活性炭与细菌的条件优化及其对Pb~(2+)的吸附特征研究

利用海藻酸钠固定化包埋活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1,通过正交试验研究海藻酸钠溶液浓度、包炭量及包菌量吸附Pb2+的最佳配比,并研究了这种新型的固定化小球对Pb2+的吸附特征.结果表明,固定化活性炭与多黏类芽孢杆菌GA1小球最佳制备条件为海藻酸钠质量分数2.5%、包炭量1:20和包菌量1:2,在该制备条件下吸附率达到93.74%.固定化小球的最佳吸附条件为pH5、温度30℃和Pb2+初始浓度300mg·L-1,活性炭与GA1经固定后对pH、温度和Pb2+初始浓度适应范围扩大.吸附平衡曲线表明,对Pb2+的吸附在30min内是一个快速的过程,在2h时基本趋于平衡,且平衡曲线能较好地用Langmuir模型和Freundlich模型来描述,其吸附过程主要为单分子层吸附,最大单分子层吸附量为370.37mg·g-1.解吸结果表明固定化小球能有效地循环利用.     

水体中二甲胺的吸附与氧化降解

模拟二甲胺的水体污染,采用静态实验装置,从吸附的热力学和动力学方向,讨论活性炭对水体中二甲胺的降解情况;同时讨论了Fenton氧化-活性炭联合法降解二甲胺的效果。结果表明,活性炭吸附二甲胺是一个放热自发的过程,在常温下吸附符合Langmuir的吸附等温模型,吸附速率较慢,在90 min左右才能够达到吸附平衡,同时,溶液的pH值越大,活性炭对二甲胺的吸附作用越明显;而Fenton氧化-活性炭联合法对高浓度的二甲胺溶液降解效果明显,当按H2O2 2.4 mL/L,FeSO.47H2O 12 mg/L,活性炭0.2 g/L的比例投加药剂时,二甲胺的去除率在99%以上,溶液COD的去除率达到81.6%。     

Activated carbons derived from oil palm empty-fruit bunches： Application to environmental problems

Activated carbons derived from oil palm empty fruit bunches （EFB） were investigated to find the suitability of its application for removal of phenol in aqueous solution through adsorption process, Two types of activation namely; thermal activation at 300, 500 and 800℃and physical activation at 150℃ （boiling treatment） were used for the production of the activated carbons. A control （untreated EFB） was used to compare the adsorption capacity of the activated carbons produced from these processes. The results indicated that the activated carbon derived at the temperature of 800℃ showed maximum absorption capacity in the aqueous solution of phenol. Batch adsorption studies showed an equilibrium time of 6 h for the activated carbon at 800℃. It was observed that the adsorption capacity was higher at lower values of pH （2-3） and higher value of initial concentration of phenol （200-300 mg/L）. The equilibrium data fitted better with the Freundlich adsorption isotherm compared to the Langmuir. Kinetic studies of phenol adsorption onto activated carbons were also studied to evaluate the adsorption rate. The estimated cost for production of activated carbon from EFB was shown in lower price （USD 0.50/kg of activated carbon） compared the activated carbon from other sources and processes.     

吸附VOCs活性炭真空热再生及影响因素实验

活性炭的再生及循环利用对降低吸附法治理含VOCs废气的成本、减少危废产生量具有重要意义。采用真空热再生法对吸附乙酸乙酯的活性炭进行了再生实验,考察不同再生温度及保温时间对活性炭再生效果的影响及真空热再生法对活性炭的循环再生性能。结果表明:活性炭的损失率随再生温度升高而增大,并且当再生温度<200 ℃时,活性炭损失率最大仅0.7%;在最佳实验条件(200 ℃并保温30 min)下,乙酸乙酯脱附率达到93.8%,再生后活性炭的平衡吸附量为108.1 mg/g。比表面积及孔径分布显示,200 ℃以下的真空热再生对活性炭结构几乎无影响;300,400,500 ℃下真空热再生后活性炭的比表面积较新活性炭分别增加22,19,42 m2/g。在最佳再生条件下循环再生6次后,活性炭对乙酸乙酯的平衡吸附量达到新活性炭的97%,表明真空热再生法对活性炭具有良好的再生性能。     

改性活性碳毡电吸附污水中的Zn2+

用20%硝酸改性活性碳毡,利用扫描电镜和傅里叶红外光谱等技术对其改性后的结构进行了表征;利用改性活性碳毡作为吸附电极,进一步研究了其应用于电吸附的除盐效果和影响因素.结果表明,改性后的活性碳毡上的羰基和羧基增多,比表面积增大了32.2%,平均孔径提高了2.5%,微孔体积增大了23.1%.在电压为1.2V,pH值为6~8,极板间距为5mm时电吸附装置对水中Zn²⁺的吸附效果最优,动力学分析表明改性活性碳毡吸附Zn²⁺更符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,除此以外,电吸附循环实验表明用20%硝酸为再生液,通过电极反接,改性活性碳毡的再生率> 74%,说明在电吸附Zn²⁺过程中改性活性碳毡具有良好的再生性.     

Removal of phenol by activated carbons prepared from palm oil mill effluent sludge

The study was attempted to produce activated carbons from palm oil mill effluent （POME） sludge. The adsorption capacity of the activated carbons produced was evaluated in aqueous solution of phenol. Two types of activation were followed, namely, thermal activation at 300, 500 and 800%, and physical activation at 150% （boiling treatment）. A control （raw POME sludge） was used to compare the adsorption capacity of the activated carbons produced. The results indicated that the activation temperature of 800℃ showed maximum absorption capacity by the activated carbon （POME 800） in aqueous solution of phenol. Batch adsorption studies showed an equilibrium time of 6 h for the activated carbon of POME 800. It was observed that the adsorption capacity was higher at lower values ofpH （2--3） and higher value of initial concentration of phenol （200--300 mg/L）, The equilibrium data were fitted by the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. The adsorption of phenol onto the activated carbon POME 800 was studied in terms of pseudo-first and second order kinetics to predict the rate constant and equilibrium capacity with the effect of initial phenol concentrations. The rate of adsorption was found to be better correlation for the pseudo-second order kinetics compared to the first order kinetics.