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2.5 h.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95.8 mg/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.     

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.      

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。     

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.     

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。     

城市污水处理厂污泥制活性炭的研究

经对天津东郊污水处理厂的污泥性质和组成测试 ,研究了以城市污水厂污泥为基本原料、氯化锌为活化剂采用传统活性炭制备工艺的污泥活性炭制备技术 .选取活化剂浓度、固液比、活化温度及活化时间等因素 ,通过正交试验确定了最佳工艺条件 .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进行性能评价 ,并初步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 :在最佳工艺条件 4 0 %氯化锌溶液为活化剂、活化时间 2 0min、活化温度 6 0 0℃、固液比为 1∶2～ 1∶3的条件下 ,制备的污泥活性炭碘吸附值为 5 14～ 5 4 2mg/ g ,大孔、中孔、微孔容积分别为 0 39～ 0 5 3mL/g、0 10～ 0 15mL/ g、0 15～ 0 2 3mL/ g ,比表面积为 193～ 2 5 6m2 / g .将污泥活性炭处理COD为 2 4 0 0mg/L、色度 2 5 0的制药废水 ,COD去除率 >87%、色度去除率 >80 % .     

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.     

污泥活性炭对活性黑KN-B染料的脱色研究

利用城市污水厂二沉池污泥为原料,以0.5mol/LKOH为活化剂,与湿污泥混合直接活化,干化后在600℃条件下,采用水蒸气为活化气和保护气,炭化60min,制得性能良好的污泥活性炭:孔容积为0.19cm3/g,比表面积为737.61m2/g,碘值为879.62mg/g。并进一步将污泥质活性炭应用于活性黑KN-B模拟染料废水的处理,考察了吸附时间、活性炭投加量和pH值等对色度脱除效果的影响,实验结果表明,20℃温度条件下,初始浓度为500mg/L,污泥活性炭的最佳投加量为8mg/L,吸附时间为30min,色度脱除率可达95.7%。     

ZnCl_2/CuCl_2复合活化剂制备污泥活性炭及其分形研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,以氯化锌和氯化铜为复合活化剂,采用低温炭化及中温活化方法制备了污泥活性炭。经正交优化得到最佳制备条件为:活化温度为534℃,活化时间为60 min,ZnCl2浓度为3.0 mol/L,CuCl2浓度为0.3 mol/L,碘吸附值达到534.0 mg/g。所得污泥活性炭含有大量微孔,同时也含有部分中孔和大孔,BET比表面积为784.89 m2/g,Langmuir比表面积为1 053.69 m2/g;利用污泥活性炭吸附制药废水,实验结果符合Freundlich方程,由此建立的分形吸附模型证明制备的污泥活性炭具有分形特征,其分形维数越高,则粗糙度越大,碘吸附值越高。     

化学活化的湿法制备污泥活性炭及应用研究

以城市污水厂剩余污泥为原料,ZnCl₂作活化剂,研究脱水污泥转化成活性炭过程中活化方式、活化剂浓度、活化温度和活化时间等因素对污泥活性炭吸附性能的影响;利用正交试验获得最佳制备方案,采用热重分析仪研究活化机理,并将其应用于甲苯废气的吸附试验。结果表明:浸渍质量比5:5、活化温度550℃、活化时间40 min为最佳制备条件:湿污泥活化法制备的污泥活性炭,性能优于干污泥活化法;在甲苯浓度2 300mg/m³、气体线速9.55 cm/s、装填高度4 cm时,添加3%的锯末或5%的椰粉吸附性能更好。     

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.     

等离子体改性对活性炭纤维表面化学结构的影响

采用放电等离子体对活性炭纤维表面进行改性,通过改变活性炭纤维的化学官能团来强化活性炭纤维对SO2和NOx的吸附和催化作用。利用XPS、FTIR等方法对改性活性炭纤维的化学性质进行表征,研究了活性炭纤维表面官能团在等离子体改性过程中的转化规律和机理。实验结果表明:放电改性过程可以有效地向活性炭纤维表面引入有利于脱硫脱氮的含氧、含氮官能团;当电压为8kV,放电时间为5min时,放电改性活性炭纤维的效果最佳。     

污泥基活性炭吸附空气中甲醛的研究

以城市污水处理厂脱水污泥为原料,氯化锌为活化剂制备污泥基活性炭,采用BET比表面积测试、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)等方法研究其理化性能,利用动态吸附实验系统和蒸馏装置,将污泥基活性炭与选定的商业活性炭进行了甲醛吸附性能对比,并利用热重分析法研究了甲醛在各活性炭上的脱附情况.结果表明,污泥基活性炭对空气中浓度分别为498,0.41mg/m3的甲醛均有很好的吸附效果,吸附量分别可达74.27,7.62mg/g,最大去除率分别为83.72%和89.56%,其吸附性能与选定的商业活性炭相当,特别是在处理浓度为0.41mg/m3甲醛时超过选定的商业活性炭.该污泥基活性炭BET比表面积为509.88m2/g,氮吸附等温线属于BDDT分类中的I-B型,表明其具有大量的超微孔和极微孔,更适用于低浓度甲醛的吸附.FTIR分析表明其表面含有各种含氮基团,特别是-NH2的存在,可能形成化学吸附中心,但从吸附甲醛后各活性炭的微商热重分析(DTG)曲线可以看出,各甲醛在活性炭上的吸附主要为物理吸附.     

吸附材料对钒矿污染土壤重金属的稳定化效果

选用壳聚糖和活性炭两种吸附材料,分别以不同的质量比添加到供试土壤中,固化后进行毒性浸出实验,研究吸附材料对土壤中钒(V)、铬(Cr)的稳定化效果,并通过表征吸附材料的红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)探究吸附材料对V、Cr的稳定化机理.结果表明,壳聚糖对V、Cr均有较好的稳定化效果,活性炭对V的稳定化效果不稳定,对Cr的稳定化效果很好.吸附材料添加量的改变对稳定化效果影响不大.稳定化30d时,0.5%壳聚糖对V、Cr的稳定化率分别为74.04%、46.77%;0.5%活性炭对V、Cr的稳定化率分别为1.86%、87.75%.FTIR和XPS表征结果表明,壳聚糖中含活性强的氨基和羟基较多,活性炭中含氨基、羟基较少.因此壳聚糖和活性炭可作为土壤重金属的稳定剂,使钒矿污染土壤得到修复.     

活性炭孔结构和表面化学性质对吸附硝基苯的影响

通过对活性炭HNO3氧化及随后的N2:气氛中热处理,研究了活性炭性质对其吸附硝基苯性能的影响.以低温液氮(N2/77K)吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布,以SEM观测活性炭表面形貌,以Boehm滴定、FTIR、零电荷点pHpzc测定及元素分析定量表征活性炭表面含氧官能团变化.结果表明, HNO3氧化可以显著改变活性炭表面化学性质,增加活性炭表面酸性含氧官能团数量,对活性炭孔隙结构影响不大.随后N2:气氛中热处理可以造成活性炭表面酸性含氧官能团分解,外表面积增大,微孔烧蚀为中孔.硝基苯在活性炭上的吸附基本符合Langmuir方程,改性后活性炭对硝基苯的吸附容量明显改变, ACNO-T、ACraw、ACNO吸附容量分别为1011.31、483.09、321.54 mg·g-1.较大的外表面积、适宜数量的中孔以及较少的酸性含氧官能团是ACNO-T对硝基苯表现出较高吸附容量的主要原因.     

生物质活性炭原位修复有机物污染底泥技术研究与应用

污染底泥是水体中重要的内源污染,生物质活性炭作为原位修复技术的覆盖材料,正在逐步应用于污染底泥的原位修复.应用椰壳颗粒活性炭与果壳颗粒活性炭对有机物污染底泥进行原位修复,测定2种生物质活性炭的比表面积、孔径分布、表面官能团等理化性质,并应用2种生物质活性炭进行了原位治理污染底泥的实验室静态模拟试验和实地现场试验,在实地现场试验中增加煤基活性炭与2种生物质活性炭进行对比.结果表明:①2种生物质活性炭的表面性质与化学组成相似,但椰壳颗粒活性炭比表面积较大,微孔孔隙结构略微发达,极性基团较少.②实验室静态模拟试验中,2种生物质活性炭对底泥中的PAHs（多环芳烃）、PAEs（酞酸酯）和苯系物（benzenes）3类有机污染物均有很好的稳定化修复效果,投加生物质活性炭10个月后,底泥孔隙水中3类污染物的质量浓度降低93.2%以上;对不同种类有机污染物,孔隙水降低率略有差距,与2种生物质活性炭理化性质的差异有关.③实地现场试验中,2种生物质活性炭和煤基活性炭对3类有机污染物的稳定化修复效果均呈现PAEs > PAHs >苯系物,煤基活性炭的修复效果略高于2种生物质活性炭.研究显示,在10个月的修复时间下,生物质活性炭对有机物污染底泥有明显的修复效果,可使底泥孔隙水中PAHs、PAEs和苯系物类有机污染物质量浓度降低90%以上,并且与煤基活性炭相比,生物质活性炭对环境造成的污染印迹更小.      

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.     

浸渍-微波法载铁活性炭对双酚A的吸附

通过浸渍-微波法制得载铁粉末活性炭,并用XRD、Boehm滴定法、碘吸附值和亚甲基蓝吸附值对其进行了物化表征,研究了其对双酚A的吸附性能。结果表明:经改性后,铁在活性炭上的负载形态主要为α-Fe和Fe3O4;活性炭的石墨化程度降低,碳的表面裸露点有所减少;载铁活性炭表面碱性含氧基团含量显著增加,表面酸性含氧基团含量减少;碘吸附值和亚甲基兰吸附值分别增加了28.25%和29.63%,即微孔率及中孔率均有所提高。载铁活性炭对双酚A的吸附等温线可以用Freundlich方程拟合,相关系数R2>0.900,原活性炭和载铁活性炭的吸附常数Kf分别为1.940 mg.L1/n/(g.mg1/n)和2.250 mg.L1/n/(g.mg1/n);载铁活性炭对双酚A的吸附动力学过程可以用Lagergren准二级动力方程拟合,相关系数R2>0.990,原活性炭和载铁活性炭的吸附速率常数Kad分别为0.014 min-1和0.021 min-1。     

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.