活性炭对苯胺、对硝基苯胺共吸附性能的研究

文章采用静态吸附法研究活性炭对苯胺和对硝基苯胺混合溶液中各组分的共吸附过程。研究结果表明,在吸附开始阶段,活性炭对各组分的吸附速率均较大,随着吸附时间的延长,其吸附速率减慢。活性炭对两组分吸附的动力学行为均遵循Bangham速率方程,且由于苯胺的分子极性较小,活性炭对苯胺的吸附速率比对硝基苯胺对大。对于不同浓度比的混合溶液,吸附质浓度越大,活性炭对其吸附量越大。混合溶液中对硝基苯胺的浓度越大,活性炭的总吸附速率和吸附量越大。当pH值为4～5时活性炭对苯胺的吸附性能优,而pH值对活性炭对对硝基苯胺的吸附量影响较小。活性炭对两组分的吸附量和吸附速率都随着温度的升高而增加,说明吸附反应为吸热反应。活性炭对苯胺的吸附反应活化能为24.21kJ/mol,对对硝基苯胺的吸附反应活化能为54.98kJ/mol,温度升高更有利于活性炭对对硝基苯胺的吸附。     

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.     

活性炭对双溶质水溶液中痕量有机物的理想吸附

对活性炭吸附水中有机物的吸附等温线研究表明，由IAST理论推导的简化模型可更好地解释活性炭对存在一种主要溶质的双溶质体系中痕量溶质的理想吸附现象，并解释了Henry系数与主要溶质的平衡浓度之间不呈简单的反比关系这一现象。活性炭对含苯酚、苯胺溶液中的氯仿和四氯化碳的吸附实验结果与模型预测值相符。影响Henry系数的主要因素有单溶质溶液的Freundrich参数和主要溶质的平衡浓度。各参数的敏感度分析表明：单溶质溶液的Freundrich参数对活性炭吸附痕量有机物的影响要大于主要溶质的平衡浓度的影响。     

生姜秸秆基多孔活性炭的研制及吸附性能研究

文章以生姜秸秆为原料,采用氯化锌活化法制备生姜秸秆基多孔活性炭,优化材料最佳制备条件。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、氮气吸附物理分析仪、傅里叶红外光谱和拉曼光谱等表征手段对生姜秸秆基多孔活性炭形貌结构以及化学组成等进行分析,并考察溶液pH值、吸附时间、温度和初始浓度对其吸附亚甲基蓝(MB)染料的影响。结果表明：生姜秸秆基多孔活性炭最佳制备条件为氯化锌与生姜秸秆质量比2∶1、活化温度500℃、活化时间1 h。制备活性炭具有大量的孔径结构和丰富的表面基团,对MB吸附效果明显,吸附量最高可达565.0 mg/g。溶液pH、初始浓度、吸附时间和温度对活性炭吸附性能有一定影响,吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。该研究制备的生姜秸秆基多孔活性炭材料结构和吸附性能优良,可作为优质吸附剂应用于污水处理领域,同时为生姜秸秆的资源化利用提供新途径。     

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。     

氧等离子体改性竹活性炭对苯胺的吸附特性

对氧等离子体改性前后的竹活性炭表面理化性质的改变及其对水溶液中苯胺的吸附特性进行了研究.结果表明,氧等离子体改性竹活性炭的表面物理性质变化较小,但是表面化学性质的变化十分显著.在实验条件下,当溶液pH值超过5.0以后,3种竹活性炭对苯胺的吸附效率达到最大并基本保持不变.吸附动力学研究表明,3种竹活性炭对苯胺的吸附过程均可以在480min内达到平衡,改性竹活性炭的苯胺平衡吸附量显著大于未改性炭,吸附过程均可以用准二级动力学模型和内部颗粒扩散模型进行描述.吸附等温线研究表明,3种竹活性炭对苯胺的吸附等温线均符合Langmuir模型.进一步的分析表明, π-π色散力和氢键作用的增强可能是导致改性竹活性炭吸附苯胺性能提高的主要原因.     

富含中孔与酸性基团的生物质炭的制备与吸附性能

以棉秆基生物质纤维为原料,采用磷酸一步活化法制备了同时富含中孔与含氧酸官能团的新型高比表面棉秆纤维基生物质活性炭,分析了浸渍比、炭化温度及保温时间等操作参数对活性炭纤维组成、得率、孔结构及表面官能团含量的影响,测定了制得的棉秆纤维基活性炭对水中对Pb(Ⅱ)与对硝基苯胺的等温吸附性能,并初步探讨了其吸附机制.结果表明,棉秆纤维基生物质炭孔结构与含氧酸基团因制备条件不同有较大变化,实验条件下制备的棉秆基活性炭纤维产率、中孔孔容与比表面的最大值分别为35.5%、0.91 cm3·g-1、1731 m2·g-1;在3∶2的浸渍比,600℃活化90 min的工艺条件下,制备的样品ACF-01的总孔孔容达1.02 cm3·g-1,比表面积为1 731 m2·g-1,微、中孔比例分别为66%与31%,中孔集中在5 nm以内,富含含氧酸官能团.样品ACF-01对水中Pb(Ⅱ)与对硝基苯胺的Langmuir最大吸附量分别为123 mg·g-1和427 mg·g-1,吸附性能远高于微孔孔容相近的商业活性炭纤维ACF-CK,这表明活性炭ACF-01的中孔和含氧酸官能团在吸附过程中发挥了重要作用.     

氯化十六烷基吡啶改性活性炭对水中硝酸盐的吸附作用

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)对活性炭进行了改性,并通过实验考察了CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附作用.结果表明,CPC改性活性炭对水中的硝酸盐具备较好的吸附能力.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力明显高于未改性的活性炭.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随着CPC负载量的增加而增加.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附动力学满足准二级动力学模型.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附平衡数据可以较好地采用Langmuir等温吸附模型加以描述.根据Langmuir等温吸附方程,CPC负载量(以活性炭计)为444 mmol·kg-1的改性活性炭对水中硝酸盐的最大单位吸附量为16.1 mg·g-1.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随着pH的增加而降低.水中共存的氯离子、硫酸根离子和碳酸氢根离子会抑制CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附.升高反应温度略微降低了CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力.采用1 mol·L-1的NaCl溶液可以使95%左右吸附到CPC改性活性炭上的硝酸盐解吸下来.CPC改性活性炭吸附水中硝酸盐的主要机制是阴离子交换和静电吸引作用.上述实验结果说明,CPC改性活性炭适合作为一种吸附剂用于去除水中的硝酸盐.     

锆-十六烷基三甲基氯化铵改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附特性

采用锆(Zr)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对活性炭进行联合改性,考察了所制备的Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附去除作用,并探讨了相关的吸附去除机制.结果表明,Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐均具备较好的吸附去除能力.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐的等温吸附过程,Langmuir和D-R等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中磷酸盐等温吸附过程,通过Langmuir模型计算得到吸附剂对硝酸盐和磷酸盐的最大单位吸附量分别为7.58 mg·g-1和10.9 mg·g-1.高的p H会抑制Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附.水中共存的Cl-、HCO-3和SO2-4等阴离子均会抑制Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐的吸附,且对吸附硝酸盐的抑制作用较强而对吸附磷酸盐的抑制作用较弱.水中共存的磷酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附硝酸盐的抑制作用较强,而水中共存的硝酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附磷酸盐的抑制作用较弱.1 mol·L-1Na Cl溶液可以使90%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的硝酸盐解吸下来.1 mol·L-1的Na OH溶液可以使78%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的磷酸盐解吸下来.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐的吸附机制主要包括阴离子交换作用和静电吸引作用,对磷酸盐的吸附机制主要包括配位体交换作用、阴离子交换作用和静电吸引作用.上述结果说明Zr-CTAC改性活性炭适合作为一种吸附剂去除废水中的硝酸盐和磷酸盐.     

粘胶基活性炭纤维深度净化城市污水处理厂出水的实验研究

分别用粉状活性炭、粒状活性炭和粘胶基活性炭纤维处理污水处理厂出水,通过对水中COD、氨氮、浊度、pH值等指标进行对比实验,初步研究结果表明,活性炭纤维的吸附速率最快,达到吸附平衡所用时间最短,对水中COD吸附容量达124.6mg/g,浊度的去除率83%,但对氨氮、pH值无明显吸附效果。     

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.     

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.     

Adsorptive removal of hydrophobic organic compounds by carbonaceous adsorbents: A comparative study of waste-polymer-based, coal-based activated carbon, and carbon nanotubes

Adsorption of the hydrophobic organic compounds (HOCs) trichloroethylene (TCE), 1,3-dichlorobenzene (DCB), 1,3-dinitrobenzene (DNB) and γ-hexachlorocyclohexane (HCH) on five different carbonaceous materials was compared. The adsorbents included three polymer-based activated carbons, one coal-based activated carbon (F400) and multiwalled carbon nanotubes (MWNT). The polymerbased activated carbons were prepared using KOH activation from waste polymers: polyvinyl chloride (PVC), polyethyleneterephthalate (PET) and tire rubber (TR). Compared with F400 and MWNT, activated carbons derived from PVC and PET exhibited fast adsorption kinetics and high adsorption capacity toward the HOCs, attributed to their extremely large hydrophobic surface area (2700 m²/g) and highly mesoporous structures. Adsorption of small-sized TCE was stronger on the tire-rubber-based carbon and F400 resulting from the pore-filling effect. In contrast, due to the molecular sieving effect, their adsorption on HCH was lower. MWNT exhibited the lowest adsorption capacity toward HOCs because of its low surface area and characteristic of aggregating in aqueous solution.     

高分子固体废物基活性炭对有机染料的吸附解吸行为研究

分别以3种高分子固体废物,即轮胎橡胶、聚氯乙烯(PVC)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为原料,利用KOH活化法制备高比表面积活性炭.通过吸附实验研究了活性炭对2种有机染料(亚甲基蓝和甲基橙)的吸附、解吸行为,同时探讨了溶液pH值、离子强度和表面活性剂对吸附的影响.结果表明,PVC和PET基活性炭比表面积分别为2 666和2 831 m2.g-1,中孔容积分别为1.06和1.30 cm3.g-1,15 min内对亚甲基蓝和甲基橙的去除率分别高达98.5%和97.0%、99.5%和95.0%,且Langmuir模型拟合的染料最大吸附量均超过2 mmol.g-1,显著高于商业活性炭F400.Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述2种染料的吸附行为,说明吸附以表面单层覆盖为主.溶液pH值、离子强度和表面活性剂对染料吸附均有较大影响.制备的高分子基活性炭对亚甲基蓝的吸附强于甲基橙,2种染料均不容易发生解吸.实验结果可为高分子固体废物的资源化利用、制备经济高效的碳质吸附材料提供科学依据.     

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.      

Modified activated carbon with interconnected fibrils of iron-oxyhydroxides using Mn2 + as morphology regulator, for a superior arsenic removal from water

The arsenic removal efficiency of iron-modified activated carbons depends greatly on the number of available iron oxide surface sites, which are given by the surface area of the anchored particles. In this sense, aiming the generation of an adsorbent with superior arsenic adsorption capacity, we developed a protocol to anchor interconnected fibrils of iron oxyhydroxides, using Mn^2 + as a morphology regulator. The protocol was based on a microwave-assisted hydrothermal method, using bituminous based activated carbon and both Fe^2 + and Mn^2 + ions in the hydrolysis solution. The elemental analysis of modified carbons revealed that Mn does not anchor to the carbon. However, when Mn is included in the hydrolysis solution, the iron content in the activated carbon increased up to 3.5?wt%, without considerable decreasing the adsorbent surface area. Under specific hydrothermal conditions, the Mn^2 + promoted the formation of iron oxide nanoparticles shaped as interconnected fibrils. This material showed a superior arsenic adsorption capacity in comparison to similar iron modified activated carbons (5?mg As/g carbon, at 2?mg As/L), attributed to the increase in quantity and availability of active sites located on the novel interconnected fibrils of iron oxyhydroxides nanostructures.     

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.      

活性炭吸附法去除废水中重金属的研究进展

总结了活性炭吸附法去除废水中重金属的机理和规律进行了,其吸附机理有离子交换、络合、化学吸附等,吸附平衡模式除了有Langmuir模式和Freundlich模式之外,还有表面络合模式;分析了pH、溶液的离子强度和初始浓度对单组分溶液吸附去除率的影响;论述了多个金属离子共存时活性炭对金属离子的吸附影响以及金属离子与有机物共存时活性炭对金属离子的吸附影响;最后展望了活性炭在重金属废水处理中的应用前景,提出了一些建议。     

活性炭吸附有机蒸气性能的研究

吸附法在油气回收技术中运用很广泛.吸附剂的选择对吸附分离效果起到了决定性作用.选用3种商用活性炭,以正己烷和正庚烷为吸附质,在温度为293.15 K下进行了静态和动态吸附实验,并研究了活性炭孔结构对其吸附性能和吸附能的影响,同时利用Logistic模型的回归公式对活性炭的吸附穿透曲线进行拟合.结果表明,活性炭的比表面积和孔容是其吸附性能主要影响因素;正己烷和正庚烷的吸附行均符合Langmuir吸附等温模型;3种活性炭对正己烷和正庚烷的吸附能都随其比表面积变大而变大;Logistic模型拟合曲线与实验结果具有高度相似性,可用于活性炭吸附穿透曲线的预测.