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.     

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.     

微波辐照制备花生壳活性炭研究

以花生壳为原料通过微波辐照制备了具有高比表面积并含有大量中孔的活性炭。讨论了活化剂类型、浸渍时间、浸渍比、活化剂浓度、微波功率和辐照时间对花生壳活性炭制备的影响。结果表明:相较磷酸和氢氧化钠,采用氯化锌活化剂制备的花生壳活性炭有更好的碘吸附性能;在浸渍浓度为40%,浸渍比为1∶6,浸渍时间为48 h,微波功率为500 W,辐照时间为6 min的条件下,制备的花生壳活性炭碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为(898.6±12.8)mg/g和(46.2±3.8)mg/g;微波辐照工艺制备的活性炭,其碘吸附与亚甲基蓝吸附能力均优于马弗炉工艺;花生壳活性炭的碘吸附与亚甲基蓝吸附能力均优于市售活性炭。     

高比表面生物质炭的制备、表征及吸附性能

以废弃生物质互花米草与棉秆为原料,采用KOH活化制备了高比表面积微孔生物质活性炭.研究了原料类别、浸渍比、炭化温度及保温时间对炭组成与吸附性能的影响,利用氮气吸附、X-射线衍射、红外光谱FT-IR、扫描电子显微镜SEM等技术对活性炭表面物化性质进行了分析,并通过BET方程、DFT密度函数理论及Horvath-Kawazoe方程对比表面积与孔分布进行了表征测定.结果表明,氢氧化钾活化制备互花米草与棉秆活性炭的适宜条件为浸渍比3:1、活化温度800℃、活化时间1.5 h.在此条件下制得的互花米草活性炭与棉秆活性炭的得率为16.36%和11.22%,BET比表面积高达2 825 m2.g-1和2 135 m2·g-1,孔容积分别为1.374 mg·g-1和1.038 cm3·g-1;孔径分布狭窄,95%的孔集中在3 nm以内.该条件下制备的互花米草与棉秆活性炭吸附性能好,对碘的吸附值分别为1 797 mg·g-1和1 251 mg·g-1,亚甲基蓝吸附值为495 mg·g-1和478mg·g-1,均超过了国家水处理用活性炭一级品标准;2种生物质炭样品对水中2,4-二硝基苯酚的Langmuir最大吸附量分别为932 mg.g-1、747 mg·g-1,均优于普通活性炭与活性炭纤维.     

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.     

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.     

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。     

咖啡渣制备活性炭工艺及其吸附性能

以咖啡渣为原料,采用真空热解及磷酸溶液辅助活化方式制备出活性炭,重点研究了不同活化参数对咖啡渣制备活性炭性能的影响.结果发现,咖啡渣热解自活化的最佳温度为450℃,在活化温度为600℃、真空度为-0.02 MPa、升温速率为20℃·min-1、活化时间为30 min、浸渍比为1.6条件下制备的活性炭吸附性能最佳,此时活性炭得率为27.1%,比表面积为1250 m~2·g~(-1),碘吸附值为1398.4 mg·g~(-1),亚甲基蓝吸附值为270.32 mg·g~(-1).最佳工艺条件下制备的活性炭吸附100 mg·L~(-1)的Cr(Ⅵ)试验表明,在投加量为7 g·L~(-1)、吸附时间为80 min、pH为3.0和吸附温度为15℃条件下,活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附量最大,最大去除率为87%.     

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％。     

高比表面植物基活性炭吸附水中对硝基苯胺的性能及影响因素

以互花米草与棉秆为原料,以KOH为活化剂,制备了2种低成本高比表面微孔植物基活性炭SA-AC和CS-AC,通过静态实验研究了其对水溶液中对硝基苯胺的吸附特性,测定了溶液pH值、吸附剂剂量、溶液温度对吸附的影响,并探讨了等温吸附行为及其热力学性质.结果表明,在KOH与炭化料的质量比(剂料质量比)为3∶1、活化温度为800℃、活化时间为1.5 h条件下,活化制备的互花米草活性炭SA-AC和棉秆活性炭CS-AC的比表面积分别为2 825 m2.g-1和2 135 m2.g-1,微孔容积分别为1.192 cm3.g-1和1.011 cm3.g-1,对水溶液中对硝基苯胺的Langmuir最大吸附量分别为719和716 mg.g-1,远高于商业活性炭ST1300.溶液pH值和温度对吸附有较大影响,在低温及中性条件下有利于制备活性炭对水溶液中对硝基苯胺的吸附.Freundlich与Redlich-Peterson模型能很好地描述对硝基苯胺在2种活性炭上的吸附行为;热力学研究表明,吸附标准吉布斯自由能变ΔG0与标准焓变ΔH0均为负值,表明对硝基苯胺在这2种活性炭上的吸附属于自发的放热吸附过程;吸附标准熵变ΔS00,说明对硝基苯胺在活性炭表面上的迁移比在溶液中受到了更大的限制.     

水蒸气法制备污泥质活性炭的实验研究

以污泥和木屑为原料,采用管式炉水蒸气活化法,对流化床热解炉制得的热解炭进行制备活性炭的研究,分析了活化因素对活化效果的影响、亚甲基蓝在活性炭上的吸附平衡和动力学、污泥活性炭浸出液中重金属的含量及其孔结构等性能.实验结果表明:随着活化温度的升高、活化时间的延长和水蒸气流量的增加,活性炭的得率不断降低,亚甲基蓝的吸附值先升高后降低;污泥中添加20%木屑时制得的活性炭的吸附性能是纯污泥质活性炭的一倍多; Langmuir吸附等温线模型、准二级反应模型能够比较准确地描述亚甲基蓝在污泥活性炭上的吸附相平衡及吸附过程,平衡时活性炭对亚甲基蓝单层最大吸附量为71.43mg/g;污泥质活性炭的孔结构以过渡孔为主;浸出液中只有少量的重金属.     

腈氯纶吸附纤维对亚甲基蓝和铅离子的共吸附行为研究

采用无机活性炭与丙烯腈-偏氯乙烯共聚体共混,以二甲基甲酰胺为溶剂纺制了腈氯纶吸附纤维,并用水合肼控制预交联过程,通过碱性水解制得羧酸钠型离子交换吸附纤维,着重考察了该纤维在染料亚甲基蓝和重金属Pb2 混合共存条件下对2种物质的共吸附行为.结果表明,混合条件下,该纤维对亚甲基蓝和Pb2 的吸附量可分别达到9.5 mg·g-1和487.8 mg·g-1;活性炭对亚甲基蓝的物理吸附与改性纤维对Pb2 的离子交换过程同时发生,离子交换的发生对物理吸附的影响较大;Langmuir模式比Freundlich模式更适于描述Pb2 的等温吸附过程;随着温度的升高,纤维的物理吸附能力增强,而对Pb2 的离子交换性能变化不大;pH为中性条件时,纤维对Pb2 和亚甲基蓝的吸附量均达到最大.     

热活化和酸活化给水处理厂废弃铁铝泥的吸磷效果

探讨了酸活化和热活化方式对给水厂废弃铁铝泥(ferric and alum water treatment residuals,FARs)吸附磷能力的影响.结果表明,酸活化和热活化均能提高FARs的磷吸附能力,其中经2mol·L-1HCl酸活化的FARs(AH2.0-FARs)和300℃热活化的FARs(H300-FARs)取得最好的磷吸附效果.结合SEM和XRD表征技术对活化机制分析得知,两种活化方式均会使FARs变得疏松、多孔,从而提高FARs对磷的吸附能力.Langmuir和Freundlich两种模型均可很好地反映活化前后FARs的等温吸附过程,FARs对磷的理论饱和吸附量由活化前的20.48mg·g-1分别增加到22.86mg·g-1(AH2.0-FARs)和29.66mg·g-1(H300-FARs).低pH值有利于FARs对磷的吸附.此外,解吸附实验结果表明活化后的FARs能够更好地固定磷.因此,活化后的FARs是一种相对更好的磷的吸附材料.     

梧桐叶活性炭对不同极性酚类物质的吸附

以梧桐枯叶为原料、磷酸为活化剂制备活性炭,研究了不同浸渍比、活化温度、活化时间对活性炭孔结构和表面化学性质的影响. 通过XRD(X射线衍射)、BET比表面积、红外图谱、XPS(X射线光电子能谱)等对梧桐叶活性炭进行表征,并对其表面零电荷点(pH_pzc)进行了测定,从热力学的角度研究了梧桐叶活性炭对水溶液中不同极性酚类物质的吸附行为. 结果表明,梧桐叶活性炭制备的最佳工艺条件为:浸渍比(质量比)为3∶1,活化温度为450℃,活化时间为2.5h. 浸渍比增大、活化温度升高和活化时间的延长,都有利于增加活性炭表面极性;活性炭的极性表面对酚类物质的吸附有重要影响,梧桐叶活性炭对苯酚、邻硝基苯酚和对硝基苯酚的吸附量分别达到79.2、93.9和95.8mg/g. 热力学研究表明,梧桐叶活性炭对不同极性酚类物质的吸附符合Frenundlich等温吸附方程,并且是一个自发的放热过程,其吸附焓变、吸附熵变、吸附自由能变均小于零.      

Activated carbon coated palygorskite as adsorbent by activation and its adsorption for methylene blue

An activation process for developing the surface and porous structure of palygorskite/carbon(PG/C) nanocomposite using ZnC l2 as activating agent was investigated. The obtained activated PG/C was characterized by X-ray diffraction(XRD), Fourier transform infrared spectroscopy(FTIR), field-emission scanning electron microscopy(SEM), and Brunauer–Emmett–Teller analysis(BET) techniques. The effects of activation conditions were examined,including activation temperature and impregnation ratio. With increased temperature and impregnation ratio, the collapse of the palygorskite crystal structure was found to accelerate and the carbon coated on the surface underwent further carbonization. XRD and SEM data confirmed that the palygorskite structure was destroyed and the carbon structure was developed during activation. The presence of the characteristic absorption peaks of C_C and C–H vibrations in the FTIR spectra suggested the occurrence of aromatization. The BET surface area improved by more than 11-fold(1201 m2/g for activated PG/C vs. 106 m2/g for PG/C) after activation, and the material appeared to be mainly microporous. The maximum adsorption capacity of methylene blue onto the activated PG/C reached 351 mg/g. The activated PG/C demonstrated better compressive strength than activated carbon without palygorskite clay.     

CO_2活化木屑炭制备活性炭及工艺优化

以炼制生物质油过程中产生的木屑炭为原料,CO2为活化气体,通过物理活化法制备活性炭。考察了活化温度、活化时间及CO2流量对活性炭亚甲基蓝吸附值的影响。采用中心组合实验,运用响应曲面进行工艺参数优化,得出最佳的工艺参数为活化温度850℃,活化时间3.91h,活化气体流量30ml/min,此时由软件预测的亚甲基蓝吸附值为10.66ml/0.1g,得率42.66%,经验证,与实际相符。并对模型进行了检验,验证了其有效性。并选择不同温度下制备活性炭进行N2吸附脱附等温线实验,得到所制备活性炭BET最大可达948m2/g,由BJH理论分可知其中孔比表面积为296m2/g,平均孔径为3.76nm。     

活性炭间歇式吸附亚甲基蓝废水的研究

以亚甲基蓝（MB）作为模拟染料废水,系统考察了活性炭（AC）对亚甲基蓝的吸附性能。计算得到了△G^0、△H^0、△S^0等几个热力学参数。实验结果表明：活性炭的吸附性能取决于吸附时间、废水pH值和废水温度。吸附行为符合二级反应速率方程所描述的规律和Langmuir吸附等温式。废水pH值的升高有利于提高最终吸附处理的效果。活性炭对亚甲基蓝的吸附是一个自发的、弱吸热的物理过程,温度的升高有利于吸附的进行。     

Preparation of activated carbon from cattail and its application for dyes removal

Activated carbon was prepared from cattail by H3PO4 activation. The effects influencing the surface area of the resulting activated carbon followed the sequence of activated temperature activated time impregnation ratio impregnation time. The optimum condition was found at an impregnation ratio of 2.5, an impregnation time of 9 hr, an activated temperature of 500°C, and an activated time of 80 min. The Brunauer-Emmett-Teller surface area and average pore size of the activated carbon were 1279 m2/g and 5.585 nm, respectively. A heterogeneous structure in terms of both size and shape was highly developed and widely distributed on the carbon surface. Some groups containing oxygen and phosphorus were formed, and the carboxyl group was the major oxygen-containing functional group. An isotherm equilibrium study was carried out to investigate the adsorption capacity of the activated carbon. The data fit the Langmuir isotherm equation, with maximum monolayer adsorption capacities of 192.30 mg/g for Neutral Red and 196.08 mg/g for Malachite Green. Dye-exhausted carbon could be regenerated effectively by thermal treatment. The results indicated that cattail-derived activated carbon was a promising adsorbent for the removal of cationic dyes from aqueous solutions.     

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。