响应面法优化制备污泥基活性炭

利用响应面法进行试验设计,选定炭化温度、升温速率、炭化停留时间及保护气体流量为影响因素,对利用污水厂二次污泥制备污泥基活性炭的工艺条件进行优化.通过响应面法得到了污泥基活性炭的碘吸附值与4种因素之间的非线性回归方程,确定了制备污泥基活性炭的最优工艺条件为:炭化温度530℃、升温速率17℃·min-1、炭化停留时间22 min、保护气体流量280 m L·min-1.在最优条件下,制备的污泥基活性炭碘吸附值为675.9 mg·g-1,比表面积为639.5 m2·g-1,平均孔径为4.1 nm,中孔孔径为3~5 nm;羧基、内酯基和酚羟基含量分别为1.625、0.125和0.375 mmol·g-1,更适合吸附大分子污染物和金属离子.     

三醋酸甘油酯在活性炭上的吸附特性

三醋酸甘油酯在卷烟中主要作为醋酸纤维过滤嘴的增塑剂使用。在不同的温度和相对湿度条件下,研究活性炭对三醋酸甘油酯的吸附机理,探讨了活性炭的孔结构对其吸附性能的影响。结果表明:活性炭吸附三醋酸甘油酯符合Langmuir模型,其饱和吸附量为333 mg/g;高温有利于吸附三醋酸甘油酯,而增加湿度则抑制了三醋酸甘油酯的吸附;在一定范围内,当活性炭孔面积大于三醋酸甘油酯最小截面积的2.8倍时,活性炭对三醋酸甘油酯的吸附量增多,反之减少。因此,较大的微孔孔径有利于活性炭吸附三醋酸甘油酯。     

水处理活性炭吸附性能指标的表征与应用

使用碘值、苯酚值、甲基蓝值和丹宁酸值4种吸附容量性能指标组成水处理活性炭选型技术.经BET测试验证,碘值可以体现活性炭中孔径略大于1.0nm微孔的发达程度,表征比表面积大小;甲基蓝值则代表孔径大于1.5nm的微孔和中孔发达程度;而丹宁酸值代表直径大于2.8nm左右的中孔数量;苯酚值体现活性炭表面化学信息,可表征活性炭对于小分子芳环类和极性有机物的吸附能力.硝基苯、甲基叔丁基醚(MTBE)、双酚A(BPA)、腐殖酸以及焦化厂二级生化出水的吸附实验结果均验证了该技术作为水处理活性炭实用选型方法的有效性.     

碱改性活性炭深度处理不锈钢废水的研究

为应对将来沿海不锈钢企业排水标准的可能提高,文章研究了活性炭深度处理不锈钢工业重金属废水。用NaOH改性活性炭后,吸附重金属容量增加了4倍。分析表明,改性使活性炭的比表面积和平均孔径分别增大了6.25%和3.38%,官能团种类没有发生变化,活性炭表面羰基含量增加了145%。改性活性炭吸附重金属容量的增加基于表面羰基含量的增加,再生引起活性炭吸附容量的衰减源于活性炭孔道的坍塌。用其深度处理不锈钢废水,出水中重金属含量指标可达到《海水水质标准》(GB 3097-1997)Ⅱ类标准规定的要求。改性活性炭可再生性能好,再生5次后,再生率仍达95%。以海水Ⅱ类为目标,改性活性炭深度处理成本接近5元/m~3,与"反渗透-回用"工艺的成本相近。     

葡萄树基活性炭的制备及其CO2吸附特性

为探讨葡萄树基活性炭在碳捕集与封存领域中的潜力,分别以葡萄树枝和树皮为原料采用CO₂活化法在800℃下制备了葡萄树枝基活性炭和葡萄树皮基活性炭,根据N₂物理吸附法计算了比表面积,用二维非定域密度函数理论（2D-NLDFT）分析了孔径分布特性,并使用热重分析法表征了两种活性炭的热解特性以及30℃的CO₂吸附特性.结果表明:①葡萄树枝基活性炭具有微孔结构,微孔孔径在0.36~1.6 nm之间,孔径为0.66 nm的微孔最多;葡萄树皮基活性炭具有大量微孔和少量中孔,孔径主要集中在0.36~1.9 nm之间.②葡萄树枝基和葡萄树皮基活性炭的CO₂吸附容量分别为1.096和0.247 mmol/g.③两种活性炭的CO₂吸附以物理吸附为主,其CO₂饱和产物在45℃前释放全部CO₂,葡萄树枝基活性炭的CO₂饱和产物较葡萄树皮基活性炭的CO₂饱和产物难于释放CO₂.④两种活性炭吸附CO₂后,在热重特性上出现的微量变化表明活性炭物质结构上的变化.研究显示,葡萄树枝基活性炭是一种良好的CO₂捕集材料,但其CO₂吸附容量比其他同类活性炭低,CO₂吸附量较高的葡萄树基活性炭的制备条件和改性方法需要进一步研究.      

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.     

污泥基活性炭的制备、表征及其应用

以城市生活污水厂脱水车间污泥为原料,采用化学活化法(ZnCl2为活化剂)在活化剂浓度为45%、活化温度为600℃、浸渍温度为45℃、活化时间为50min条件下制备污泥基活性炭。对污泥基活性炭进行了孔结构、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、XRD等表征分析。结果表明:该条件下制备出的污泥基活性炭碘吸附值为427.51mg/g,比表面积为329.48m2/g,大孔、中孔、微孔容积分别为0.19,0.12,0.15cm3/g。平均孔径为3.953nm。将其应用于生活污水处理,考察了污泥基活性炭投加量、pH、吸附时间对其吸附性能的影响。     

粉末活性炭孔隙结构和表面化学性质对吸附SO_2的影响

采用5种粉末活性炭,在固定床实验台上研究SO2在活性炭上的吸附过程。通过N2吸附、元素分析、Boehm滴定、热重分析、傅立叶红外光谱表征活性炭的孔隙结构和表面化学性质,研究活性炭物理化学性质对吸附SO2的影响。结果表明:由于活性炭的原料和活化方法不同,活性炭具有不同的孔隙结构和表面化学性质,呈现不同的吸附SO2的过程。关联了SO2饱和吸附量和活性炭性质之间的关系,发现SO2吸附量与活性炭的比表面积、孔隙容积之间没有明确的关系;SO2吸附量随着微孔孔径的降低而增加、随着表面碱性官能团数量的增加而增加。粉末活性炭的微孔孔径和表面化学性质共同影响着SO2的吸附。     

污水处理厂尾水中有机氯化物的活性炭吸附深度处理

考虑到经氯消毒的城市污水处理厂尾水中可能存在的副产物,选择广东省东莞市两个典型污水处理厂尾水为研究对象,采用GC-MS分析其中的有机氯化物,并以某种粉末活性炭进行吸附深度处理及考察其效果.分析结果表明,尾水中存在二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、二氯一溴甲烷、二澳一氯甲烷、二氯硝基甲烷等多种有机氯化物,其中,三氯甲烷和四氯化碳在所取样品中都存在且相对含量之和超过80%;吸附结果表明,所选择的活性炭样在1 g·L-1投加量下,尾水中未检出有机氯化物.说明适宜的活性炭能够应用于污水处理厂尾水中多种有机氯化物的分离去除.     

碱改性活性炭表面特征及其吸附甲烷的研究

采用不同浓度的氢氧化钠对椰壳活性炭进行表面改性.BET和SEM分析改性前后活性炭的表面结构,Boehm滴定和SEM/EDS方法测定活性炭表面元素及含氧基团.研究改性活性炭对甲烷的吸附性能和吸附行为.结果表明,经氢氧化钠改性处理后,活性炭孔径变化不明显,表面含氧基团显著减少;当氢氧化钠的浓度>3.3 mol·L-1时,活性炭的比表面积和孔容大于未处理的活性炭,并且随碱的浓度增加而增大.与改性前的活性炭相比,甲烷在碱改性活性炭上的吸附量提高了24%.增加活性炭的比表面积和孔容,减少表面的含氧基团有利于甲烷的吸附.甲烷的吸附行为符合Langmuir等温吸附式,吸附常数为163.7 m3·mg-1.     

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.     

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.     

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.     

碱铜联合改性珠状活性炭及其对甲苯的吸附机理

为了提高活性炭吸附材料对非极性污染物的吸附性能,采用碱[（NaOH溶液）联合铜（Cu（CH₃COO）₂溶液]对珠状活性炭（beaded active carbon,BAC）进行改性,利用BET、SEM、Boehm滴定和FT-IR对改性前后的活性炭进行表征,并采用动态吸附法和Yoon-Nelson吸附理论模型研究了不同改性方法对活性炭吸附甲苯穿透曲线、饱和吸附量的影响及吸附机理.结果表明:改性后BAC表面不规则的孔隙增多,比表面积和微孔容积减少,平均孔径变化不显著,表面Cu含量明显升高;不同浓度碱铜联合改性后BAC对甲苯的吸附性能均提高,当NaOH溶液浓度为8 mol/L、Cu（CH₃COO）₂溶液质量分数为0.5%时,联合改性效果最好,此时改性后BAC对甲苯的饱和吸附量较改性前增加了50.9%,吸附穿透时间延长了342.9%,吸附平衡时间延长了77.4%.研究显示:较高浓度的碱联合较低浓度的铜溶液对活性炭改性,能显著提高吸附甲苯性能;改性后BAC对甲苯的吸附性能受自身孔隙结构和表面官能团的共同影响,且表面酸性官能团影响显著,表面金属铜与甲苯的结合作用是主要的吸附过程.      

活性炭吸附水中金属离子和有机物吸附模式和机理的研究

活性炭被用于处理水中多种痕量重金属离子和微量有机物。但在一定的条件下活性炭对一些污染物的吸附去除率很低,为了更好的理解和预测活性炭对水中微污染物的吸附行为,本文对活性炭吸附模式和机理方面的研究进行了综述。活性炭比表面积大,微孔结构丰富,其表面含有丰富的含氧官能团（羧基,酚羟基、羰基、内酯基）活性炭对污染物质的吸附受吸附剂的性质、吸附质的性质和溶液性质等因素的影响。对于金属离子Langmuir和Freundlich模式是活性炭吸附重金属离子的经典经验模式,但表面络合模式能更好的描述变化条件下的吸附现象。活性炭吸附金属离子的主要作用是静电作用和离子交换作用。对于有机物稀溶液条件下的吸附多符舍Freundlich模式。给一受电子作用、扩散作用、静电作用是主要的作用机制。pH对金属离子和有机物的吸附有重要的影响,腐植酸对金属离子有吸附竞争作用。     

改性颗粒活性炭吸附低浓度甲醛的试验研究

通过试验研究了表面改性方法、焙烧气氛和气相水分对颗粒活性炭(GAC)吸附低浓度甲醛性能的影响。结果表明:3%HNO3浸泡改性可增加GAC表面的含氧官能团,显著改善GAC对甲醛的吸附性能,并延长吸附穿透时间;O2气氛下焙烧所得GAC的吸附效果优于N2气氛下焙烧的GAC;反应气体含水1.5%时,GAC对甲醛的吸附性能明显降低。另外,分别采用低温N2吸附法和傅立叶红外光谱法表征了3%NHO3浸泡改性前、后GAC的孔结构和孔表面化学性质的差别,从而揭示了GAC的吸附性能与孔结构、孔表面化学性质之间的关系。     

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.     

活性炭结构和性能与饮用水处理中有机物去除率的关系研究

活性炭的吸附性能主要由其结构特征和表面化学性质决定。如何选择合适的适用于饮用水处理的活性炭显得尤为重要。本试验以某湖水中的天然有机物质作为配水中有机物的来源,对活性炭的结构、性能指标和水质化学安全性指标（主要是高锰酸盐指数和UV254）进行了相关性分析。结果表明,试验用水经活性炭吸附后的水质主要与5～10nm和30-100nm的孔容有关,尤其与50～100nm的孔容最为相关。碘值和有机物去除率的相关性较差。比表面积、孔容积、平均孔径与有机物去除率有一定的相关性。