棉秆基活性炭的制备及其对2,4-二硝基苯酚的吸附

以棉秆为原料,以KOH为活化剂,制备了高比表面棉秆基生物质活性炭。分析了制得的活性炭的元素组成、表面官能团、吸附能力等物化性能,探讨了浸渍比,活化温度,活化时间等工艺参数对制备活性炭得率、表面官能团、碘值、亚甲基蓝值等性能的影响,并通过静态吸附实验比较了不同条件下制备活性炭对2,4-二硝基苯酚的吸附性能,探讨了典型炭样品对2,4-二硝基苯酚的等温吸附特性。结果表明,KOH活化棉秆基生物质活性炭的表面物化性质随浸渍比、活化温度等工艺参数变化而变化,活化适宜条件为浸渍比1：3、活化温度800℃、活化时间90 min,在此条件下制得的炭样的碘值为1 251 mg/g,亚甲基蓝吸附值为478 mg/g,分别是国家一级品标准的1.25倍与3.54倍;对2,4-二硝基苯酚的Langmuir最大吸附量为747 mg/g,与Freundlich模型相比,Langmuir模型能较好地描述2,4-二硝基苯酚在炭样上的吸附行为,表明制备活性炭样品表面吸附位的能量分布较为均一。     

疏水改性活性炭纤维的制备及其对挥发性有机物吸附性能研究

通过分步液相硅烷化方法对活性炭纤维(ACF)进行疏水改性,在以辛基三甲氧基硅烷(OTMS)和十六烷基三甲氧基硅烷(HTMS)为混合硅烷,且HTMS与OTMS体积比为0.25∶0.75的条件下,改性得到的ACF(记为ACF@H∶O-E-0.25∶0.75)疏水效果及挥发性有机物(VOCs)吸附性能综合最佳,相比未改性ACF(记为BK-ACF),水蒸气吸附量减少57.1%。采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)和N₂吸附/脱附对其结构进行表征,结果表明有机硅烷成功接枝在ACF表面。ACF@H∶O-E-0.25∶0.75水接触角增加至145.8°,疏水效果得到明显改善。动态吸附实验结果表明,在相对湿度为80%时,ACF@H∶O-E-0.25∶0.75相比BK-ACF,对二氯甲烷、乙酸乙酯和环己烷的饱和吸附量分别增加71.4%、23.0%和31.1%。120℃条件下5次循环再生实验表明,ACF@H∶O-E-0.25∶0.75仍可保持90%左右的饱和吸附量,吸附再生性能良好。采用长链和短链的混合硅烷减缓了有机硅烷对ACF孔道的堵塞,增加...     

高湿度条件下疏水活性炭纤维对二氯甲烷的吸附

为了提高活性炭纤维在高含水率下对二氯甲烷气体的吸附回收性能,以道康宁184为试剂,通过气相沉积工艺在活性炭纤维表面制备疏水涂层,并表征其结构,评价其疏水和吸附性能。表面处理样品ACF-P250与水的接触角达到126°,SEM检测结果也证实其表面沉积了低表面能物质聚二甲基硅氧烷。采用自制的溶剂回收吸附装置对改性样品ACFP250和原样ACF-YY进行动态吸附实验,结果显示,同样在100%~110%含水率条件下,ACF-P250的动态吸附量高81.2%。     

沙柳活性炭纤维的制备与表征

以（NH4）2HPO4活化沙柳纤维制备活性炭纤维,L16（45）正交实验优化制备工艺条件,重点研究了活化温度对活性炭纤维结构的影响。同时应用扫描电镜（SEM）对其表面形貌进行表征,通过N2吸附-脱附测定其孔结构。结果表明,随着活化温度的升高,活性炭得率逐渐减小,碘吸附值先增大后减小,在浸渍比2.5：1、预氧化温度200℃、预氧化时间90 min、活化温度为800℃、活化时间60 min的条件下,可以制备出比表面积为1 304 m2·g-1、总孔容为1.004 cm3·g-1、得率为31.6%、碘吸附值为1 321 mg·g-1的纤维状活性炭。     

碱处理和掺氮耦合改性对活性炭纤维吸附甲醛性能的影响

甲醛作为一种常见的挥发有机化合物（VOC）,对人体健康构成长期危害。为提高活性炭纤维（ACF）对甲醛等有害气体的吸附去除能力,采用不同浓度的碱处理和不同温度的氮修饰对ACF进行耦合改性,对共同改性后的ACF进行SEM、BET和XPS等分析测试,获得相关物理化学参数,并评价其吸附去除甲醛气体的性能。研究结果表明：碱处理后的ACF获得了发达的微孔结构和较高的比表面积。氮修饰后,ACF表面含氮官能团数量明显提高。改性后的ACF去除甲醛的性能得到了明显的提升,对初始浓度为4 mg·m-3的甲醛去除率高达98%。吸附去除甲醛性能的提高应该归因于比表面积的大幅度提升和表面含氮官能团数量增加的共同作用。     

煤质炭制备条件的优化及对酚类吸附性能与吸附动力学

KOH为活化剂,正交实验方法优化了煤质炭的制备条件。对2种酚类有机物苯酚、氯苯酚进行了静态吸附,观察了温度、时间、初始浓度及投加量对吸附性能的影响,优化了吸附条件。实验数据与Langmuir、Freundlich和Temkin吸附等温线进行了拟合,并对准一级、准二级动力学模型和内扩散模型拟合。结果表明,优化得煤质炭制备条件为:碱碳质量比3:1,浸泡时间12 h,活化时间80 min,活化温度800℃。在温度为25℃,投加量为0.05 g时,苯酚的平衡时间为60 min,初始浓度为200 mg/L时的吸附量为58.89 mg/g;氯苯酚的吸附平衡时间为90 min,初始浓度为300 mg/L时的吸附量为84.32 mg/g。煤质炭对苯酚的吸附过程与Langmuir吸附等温线,氯苯酚的吸附过程与Temkin吸附等温线拟合得较好。二级动力学模型能够较好地描述这2个吸附过程,且颗粒内扩散不是唯一的速率控制步骤。     

活性炭纤维低温脱除模拟烟气中的VOC

采用H2O2浸渍的修饰方法对ACF进行化学改性,并利用氮吸附等温线和XPS（X-ray photoelectron spectroscopy）的方法对ACF样品进行表征。通过在反应床上开展吸附实验,由此测定改性前后ACF脱除VOC（甲苯作为VOC的代表物）的效果,同时考察氧气、温度、水蒸气等因素对ACF脱除甲苯的影响。研究发现,改性使得ACF样品比表面积和孔容略有降低,但表面含氧官能团含量增加,吸附甲苯的能力也因此增强。当模拟烟气中O2浓度为5%时,ACF脱除VOC效果达到最佳,超过5%之后,氧的促进效果不再明显;温度40℃为最佳吸附温度;当烟气中加入水蒸气时,ACF对VOC的脱除效率降低。     

剩余污泥制备活性炭及其应用研究

以城市污水处理厂二沉池排出的剩余污泥为原料,采用不同活化方法制备活性炭,同时对比活化效果,研究了制备工艺条件对污泥活性炭吸附性能及产率的影响。结合比表面积、孔径分布和扫描电镜表征分析,对制备的污泥活性炭的性能进行评价,并探讨了污泥活性炭作为水处理吸附剂的去除效果。结果表明,以ZnCl₂为活化剂制备的活性炭性能较好,其最佳制备条件为：活化温度550℃,活化时间45 min,ZnCl₂浓度40％,固液比1∶2。制得的污泥活性炭的碘吸附值为496 mg/g,产率为51.8％,比表面积为301.4 m²/g,孔体积为0.37 mL/g,微孔体积为0.08 mL/g,平均孔径为5.78 nm。将该产品用于处理城市污水,投加量为0.8％,吸附平衡时间约为60 min时,对COD的去除率为81％,吸附容量为42.53 mg/g。     

NaOH活化栗苞生物质炭对亚甲基蓝的吸附性能

以栗苞炭化料（C-BC）为原料,以NaOH为活化剂制备栗苞活化生物质炭（Na-BC）,研究其对水中亚甲基蓝的吸附行为。选取炭碱比、活化温度和活化时间为影响因素,通过正交试验确定了最佳活化工艺,即炭碱比为1：4,活化温度为800℃,活化时间为30 min,此时Na-BC的最大吸附量为609.38 mg·g-1。对最优条件下制备的生物质炭进行SEM、BET等表征,比表面积达1 563.78 m2·g-1,总孔容达1.452 cm3·g-1。吸附实验结果显示,吸附反应能较好用Langmuir模型和准二级动力学方程模型进行模拟,Na-BC对亚甲基蓝的吸附为自发吸热反应。通过热法与碱法再生处理饱和吸附生物质炭,再生后的Na-BC对亚甲基蓝具有较好的吸附能力。     

过渡金属浸渍改性ACF去除H_2S研究

为探讨活性炭纤维（ACF）去除恶臭气体H2S的性能,采用过渡金属浸渍改性ACF吸附H2S,揭示出改性ACF前后吸附H2S的性能差异及浸渍剂的浓度和种类对ACF吸附性能的影响。结果表明,通过过渡金属改性后的ACF吸附性能有显著提高,对H2S吸附是物理吸附和化学吸附共同作用的结果,改性后的ACF硫容量大小依次为：5%硝酸铜改性ACF〉5%硝酸钴改性ACF〉5%硝酸锰改性ACF。不同浓度浸渍剂改性后的ACF吸附H2S性能有所不同,硫容量呈现出随着浓度升高先增大后减小的趋势。不同浸渍剂改性后的ACF吸附穿透曲线也不同,穿透时间依次为：TCu-ACF〉TCo-ACF〉TMn-ACF。混合金属溶液改性ACF吸附H2S,5%硝酸铜-3%硝酸钴溶液改性ACF吸附性能最佳,硫容量可达166.7 mg/g;而5%硝酸铜-3%硝酸钴-1%硝酸锰溶液改性的ACF效果最差,硫容量仅为83.3 mg/g。     

活性炭纤维吸附含溴甲烷气体的性能

采用动态吸附法在25℃下,测定了3种活性炭纤维(ACF-1、ACF-2和ACF-3)对含溴甲烷气体的吸附性能和回收效果,并对活性炭纤维的孔结构进行表征.探讨了孔结构、溴甲烷浓度、气体流量、循环使用次数等因素对活性炭纤维吸附溴甲烷性能的影响.结果表明,活性炭纤维比表面积大小及0.4～0.8 nm左右的微孔数量决定了其对溴甲烷吸附性能的优劣;气体中溴甲烷的浓度的提高使活性炭纤维对溴甲烷的穿透和饱和吸附量增加,而气体流量的增加则使活性炭纤维对溴甲烷的穿透和饱和吸附量降低,但两者均使穿透和饱和吸附时间缩短;活性炭纤维多次循环使用后,对溴甲烷的吸附容量明显地降低,循环12次后达到稳定吸附,其稳定吸附值为133.5 mg/g.     

甲苯气体的动态吸附净化及吸附剂再生实验研究

研究了活性炭纤维(ACF)对甲苯气体的动态吸附净化过程及热空气解吸脱附再生过程.采用3种经验方程对ACF的吸附等温线进行拟合,其中Langmuir方程拟合效果最好,拟合相关系数R2 =0.9960,说明在给定的浓度范围内,ACF对甲苯的吸附是以单分子层吸附为主.穿透曲线实验表明,ACF对甲苯吸附效果较好,Yoon-Ne...     

低温等离子体改性活性炭纤维对不同极性苯系物的吸附

探究了不同改性时间下的活性炭纤维孔结构和表面化学性质的变化,并进一步研究了改性后的活性炭纤维对不同极性苯系物的吸附。通过BET比表面积、Boehm滴定分析、FTIR红外光谱对改性前后的活性炭纤维进行表征。结果表明,功率150 W,改性时间为30、60和90 min时,活性炭纤维烧失率随着改性时间延长而升高,分别达到16.5%、27.8%、45.5%。改性过程中,活性炭纤维比表面积和微孔孔容显著增加,有助于改善活性炭纤维吸附性能。在物理吸附和化学吸附作用下,改性活性炭纤维对邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯吸附性能有所提高,其中,改性90 min活性炭纤维对其吸附量分别增加了0.58、0.55和0.44 mg·mg-1。酸性含氧基团由原来的0.973 mmol·g-1增加到1.675 mmol·g-1,改性后酸性含氧官能团的增加使活性炭纤维表面极性增大,有利于对极性有机物邻、间二甲苯吸附量增加率的提高。     

活性炭纤维对染料的吸附性能研究

研究了聚丙烯腈活性炭纤维（P－ACF）、粘胶活性炭纤维（R－ACF）和颗粒活性炭（GAC）对5种红色染料的吸附能力,通过简单的模型,算出5种染料在两种活性炭纤维上的吸附速率常数。结果表明,尽管吸附能力随染料种类不同而有一定的差别,但总体上,聚丙烯腈活性炭纤维的吸附能力略低于颗粒活性炭,而粘胶活性炭纤维的吸附能力则远远优于前两种,对染料有着较大的吸附容量和较快的吸附速率。     

ZnCl2法污泥含炭吸附剂对模拟烟气中气态汞的吸附

采用改进的ZnCl2学活化法制备污泥含炭吸附剂,利用EDS以及氮吸附等多种测试手段对所制得的污泥含炭吸附剂进行表征,并利用其处理模拟烟气汞污染物,实验结果表明,污泥含炭吸附剂对Hg^0吸附包括物理吸附作用和化学吸附作用,以物理吸附作用为主;随着Hg^0入口浓度的提高,污泥含炭吸附剂的Hg^0饱和吸附容量增大;随着吸附反应温度的升高污泥含炭吸附对Hg^0的吸附作用减弱;在吸附反应温度125℃,Hg^0入口浓度60．4μg／m3污泥含炭吸附剂和选定的活性炭对Hg^0吸附容量分别为81．2gg／g和53．8μg／g,污泥含炭吸附剂对Hg^0吸附作用好于选定的活性炭。     

碱改性活性炭纤维电吸附处理RO浓水效果及除盐动力学特性

针对电吸附技术在反渗透浓水回收利用过程中的吸附效率问题,通过NaOH、KOH、氨水对ACF电极材料进行浸渍改性,采用SEM观察、傅里叶变换红外光谱图分析的方法对改性前后ACF进行了表征;研究了改性前后ACF对反渗透浓水的去除效果和除盐动力学特性;探讨了碱改性前后ACF处理反渗透浓水的除盐机理。结果表明：随着氨水改性ACF比表面积的增加,表面碱性基团增加、酸性基团减少;ACF理化特征的变化与改性剂溶液的酸碱性有关;氨水改性ACF对反渗透浓水中电导率、氨氮、COD均有很好的降低或去除效果,而NaOH改性ACF对UV₂₅₄有很好的去除效果;碱改性ACF处理反渗透浓水除盐过程更符合Elovich动力学方程;碱改性ACF电吸附处理反渗透浓水时,对各污染物指标表现出选择性,且与未改性ACF相比,具有更好的降低或去除效果,同时,碱改性ACF电吸附除盐过程是以物理吸附和化学吸附共存的多相吸附过程,也会存在离子交换作用。     

活性炭负载I-TiO2对气体中甲苯的吸附

利用溶胶凝胶-浸渍烧结法制备了碘掺杂二氧化钛修饰的活性炭复合吸附剂。利用XRD、SEM、BET、Boehm滴定、亚甲蓝吸附值等手段研究了活性炭负载前后表面结构与性质。利用动态吸附实验研究了活性炭负载I-TiO2复合材料（IT/AC）和再生IT/AC对气体中甲苯的吸附。考察了活性炭粒径、气体的流速、吸附床层高度和气体中甲苯的浓度对活性炭吸附性能的影响及甲苯在活性炭固定床上的吸附动力学。结果表明：由于介孔I-TiO2和活性炭的协同作用,负载适量I-TiO2对活性炭结构和吸附性能影响较小。活性炭的粒径越小、复合材料的吸附穿透点和饱和吸附量越大;气体的流速和甲苯的初始浓度越大,复合材料的吸附穿透点越小但饱和吸附量越大。YOON-NELSON模型可以预测复合材料吸附甲苯的动力学过程。     

废旧碱性电池-活性污泥炭的制备及对废水中Cd2+的吸附

以污水厂污泥为主要原料,掺杂不同量的废旧碱性电池电极材料,采用ZnCl2活化法制备出废旧碱性电池-活性污泥炭,表征分析污泥炭样品的碘吸附值、BET、FT-IR、SEM-EDX、XRD和Zeta电位,并进行污泥炭Cd2+吸附实验。结果表明,电池材料掺杂量为25%时,改性污泥炭吸附性能最优,碘吸附值和比表面积分别达到543.0 mg·g-1和426.5 m2·g-1,中孔孔径集中在3~4 nm左右,Zeta电位为-16.30 mV;对比纯污泥炭,废电池-污泥炭吸附金属离子性能更优,Cd2+吸附量增加了近60%,而ZnCl2活化剂用量减少了40%;回归分析发现,准二级动力学和Langmuir等温方程式适用于描述废电池-污泥炭对Cd2+的吸附行为。