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.     

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。     

载硫活性炭脱除天然气中单质汞的研究

在固定床反应装置上考察了商业载硫活性炭脱除天然气中气态Hg⁰的吸附性能、影响因素、再生方法以及吸附动力学,同时结合BET,FTIR,XRD等表征手段提出载硫活性炭脱汞机理.结果表明,空速对脱汞效率限制作用有限,空速从12000 h^-1提高至48000 h^-1,脱除率变化范围在7%以内.增加汞浓度在初始阶段可以提高其脱汞率,增加单位质量活性炭对汞的吸附量,提高温度会增加吸附体系内的活化分子,提高脱汞率,温度在80℃时效果最优,但是温度过高则会产生负面效应.不同阶段的动力学拟合结果表明化学吸附是整个吸附过程的控制步骤.热脱附实验表明载硫活性炭的脱汞温度是在300~450℃,再生后对汞的吸附能力减弱,其原因可归为再生过程中碳硫键的损失和活性炭二次碳化时表面的烧蚀.     

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。     

低温下间歇式生物过滤系统去除高负荷H2S的效能

以鸡粪堆肥和PE混合物为填料的生物过滤系统,在较低温度下进行生物去除H2S废气的性能研究.采用间歇式运行方式,当在较高气速条件下,即EBRT为39s、32s、24s和13s,入口浓度3000mg/m3时,去除率可分别达100%、100%、100%和65%.整个系统的入口负荷为812 g/(m3·h)时,去除负荷为528 g/(m3·h).且在较低的实验温度(9~16.5℃),入口浓度50~3000 mg/m3条件下,当EBRT为39s、32s、24s时,H2S的去除率为100%;当EBRT为13s时,去除率为62%~88%.结果表明,在较低温度下,高气速,高负荷条件下,间歇式生物过滤系统对H2S具有较高的去除性能.     

吸附VOCs活性炭真空热再生及影响因素实验

活性炭的再生及循环利用对降低吸附法治理含VOCs废气的成本、减少危废产生量具有重要意义。采用真空热再生法对吸附乙酸乙酯的活性炭进行了再生实验,考察不同再生温度及保温时间对活性炭再生效果的影响及真空热再生法对活性炭的循环再生性能。结果表明:活性炭的损失率随再生温度升高而增大,并且当再生温度<200 ℃时,活性炭损失率最大仅0.7%;在最佳实验条件(200 ℃并保温30 min)下,乙酸乙酯脱附率达到93.8%,再生后活性炭的平衡吸附量为108.1 mg/g。比表面积及孔径分布显示,200 ℃以下的真空热再生对活性炭结构几乎无影响;300,400,500 ℃下真空热再生后活性炭的比表面积较新活性炭分别增加22,19,42 m2/g。在最佳再生条件下循环再生6次后,活性炭对乙酸乙酯的平衡吸附量达到新活性炭的97%,表明真空热再生法对活性炭具有良好的再生性能。     

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.      

基于响应面法优化活性炭处理含镉废水工艺的研究

以广西河池市某工厂含镉废水为研究对象,开展了活性炭吸附法处理含镉废水的研究。在单因素实验结果基础上,选取活性炭用量、温度和时间进行三因素三水平的中心组合设计实验和响应面分析。研究结果表明活性炭去除废水中镉的最佳工艺条件是:当废水中镉的初始浓度为25.1 mg/L时,活性炭用量为1.58 g/100m L,温度为28.09℃,时间为1.53 h,在此条件下镉的去除率可达到97.55%。     

火山灰-活性炭的制备表征及其催化湿式氧化研究

采用自制的酚醛树脂基火山灰-活性炭负载Ce稀土催化剂在间歇式反应釜中催化湿式氧化(Catalytic wet air oxidation,CWAO)降解高浓度苯酚废水至可生化要求。发现经过浸渍、固化、炭化3个循环后可以获得9%的含炭量、1 020 m2/g的比表面积、0.57 cm3/g的总孔容并能满足后续反应所需的传质要求。同时研究了不同的炭化升温速率和炭化温度对火山灰-活性炭的性能的影响,发现升温速率为4℃/min、炭化温度为850℃时火山灰-活性炭获得最佳的结构特征。通过最佳工艺制备得到的催化剂,COD去除率达到92.4%,甲醛、苯酚去除率接近100%,BOD5/COD=0.42,满足可生化处理的要求。     

改性污泥活性炭吸附废水中Cr(Ⅵ)的性能研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,1.0 mol/L KOH做活化改性剂,制备污泥活性炭,探讨不同条件下其对废水中Cr(VI)的吸附性能.结果表明,污泥活性炭对Cr(VI)吸附的最佳条件为:pH为2,温度为25℃,污泥活性炭投加量为5 g/L,吸附时间为40 min.此条件下,废水中Cr(VI)的去除率可达99%以上.动力学分析表明,污泥活性炭对Cr(VI)废水的吸附符合准二级动力学方程与Langmuir等温式.     

污泥活性炭的制备及对甲苯吸附性能研究

以城市污水厂脱水污泥为原料,采用ZnCl2化学活化法,通过添加适量锯末(SAC-W)或椰壳(SAC-C)制备出不同污泥活性炭,其比表面积分别为450.3 m2/g和539.4 m2/g,比纯污泥活性炭的比表面积增加了31.63%和57.67%。将污泥活性炭和选用的煤质活性炭(CAC)用于甲苯动态吸附实验,研究不同活性炭的吸附性能。结果表明,在相同的甲苯初始浓度下,平衡吸附量大小顺序为SAC-C>CAC>SAC-W,污泥活性炭表现较好的吸附性能。对污泥活性炭进行理化性能分析,发现中孔和化学吸附作用对吸附量增加有一定贡献。污泥活性炭的吸附平衡与Langmuir方程拟合较好,相关系数R2为0.995。     

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。     

载铜氮化碳纳米片对单质汞的吸附脱除特性

用简易热剥离法合成了氮化碳纳米片（CNNS）,再通过等体积浸渍法将铜负载于CNNS表面合成了载铜CNNS吸附剂,用于低温下吸附脱除气态单质汞（Hg⁰）.利用氮气吸附-脱附、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）等手段对吸附剂进行表征.结果表明：CNNS对Hg⁰具有良好的吸附性能,吸附温度为120℃时,脱汞效率约为54.2%;载铜修饰可极大提高CNNS的脱汞活性,脱汞效率在40~240℃温度范围内均大于82.3%,这归因于铜与氮化碳间的紧密接触.煅烧温度对载铜CNNS的脱汞活性影响较大,最佳煅烧温度为200℃.通过载铜修饰可有效活化CNNS,提高其对Hg⁰的氧化能力,这可能归因于铜离子与氮化碳之间的莫特-肖特基电子转移效应.SO₂和水蒸气对载铜CNNS的脱汞性能有抑制作用.     

亚临界水解预处理稻草秸秆制备活性炭及表征

通过以稻草秸秆的亚临界预处理中产生的残渣作为实验材料,以氯化锌作为活化剂制备具有吸附性能的活性炭,研究了活化温度,活化时间,浸渍时间以及浸渍比等4个因素对生成活性炭的性能影响,设计正交实验制备活性炭.以低温液氮吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布,以扫描电子显微镜(SEM)观测活性炭表面形貌,并以亚甲基蓝(MB)作为吸附质,研究了活性炭对亚甲基蓝的吸附动力学和吸附等温线.结果表明,活化温度900℃,活化时间60 min,浸渍比1∶5,浸渍时间12 h,当氯化锌质量分数为20%时,制得相应活性炭的碘值为1 122.79 mg.g-1,亚甲基蓝吸附值为136.50 mg.g-1.亚甲基蓝在活性炭上的吸附基本符合Langmuir方程,且准二级动力学模型能很好地描述活性炭对亚甲蓝的吸附过程;热力学研究表明,吸附吉布斯自由能(ΔG0)<0,而焓变(ΔH0)>0,说明吸附为吸热的自发反应过程,升温有利于吸附.     

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.     

载溴活性炭去除烟气中的单质汞

为提高活性炭对烟气中单质汞的吸附作用,利用溴对活性炭进行处理.通过对吸附容量和吸附动力学的测试,研究了载溴活性炭对气体中的单质汞的去除行为.结果表明,载溴可使活性炭对单质汞的吸附量显著增加,并加快对单质汞的吸附速率.实验条件下,当载溴量为0.33%时,活性炭对汞的饱合吸附量可增加约80倍,吸附容量达0.2mg/g;相对吸附系数增加了约40倍.溴负载量越高,吸附强化作用越显著.温度升高,载溴活性炭的吸附能力略有下降,烟气中的二氧化硫对单质汞的吸附速率略有抑制作用.     

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.     

印染污泥基生物炭吸附处理难降解有机废水

以印染污泥为原料制备污泥基生物炭(SC),分别考察了炭化温度、吸附时间等参数对SC处理废水吸附性能的影响规律,对比研究了SC与专用商业活性炭处理废水的吸附性能。结果表明:高温炭化有利于增加污泥炭的比表面积、孔容、石墨化程度以提高其吸附性能,高温污泥炭SC-900℃的比表面积为140.65 m2/g,介孔孔容占比 ≥ 90%,其处理焦化废水、消化滤液的COD脱除率均可达到商业炭的70%,并表现出优异的脱色能力,对于高色度消化滤液的浊度脱除率(89.56%)显著高于商业炭(16.70%);SC对较大分子污染物具有较高的吸附速率,处理消化滤液达到吸附平衡时间(≤ 120 min)显著低于商业炭(>24 h),尤其对其中含致色官能团的类腐殖质大分子有机物具有选择性吸附能力,且吸附行为主要发生在3.8~5.4 nm的介孔孔道内。并为污泥炭吸附处理废水工业应用提出了指导性建议。     

核桃壳质活性炭的制备及吸附恶臭气体的研究

研究了用ZnCl2活化法制备核桃壳质活性炭的工艺条件及其改性前后吸附典型恶臭气体硫化氢的硫容量及穿透行为：结果表明：ZnCl2质量分数60％,300℃炭化80min,500℃活化60min,制得的活性炭脱硫硫容量高,穿透时间长;性能表征测得其碘吸附值可达880mg／g以上,吸附效果明显优于市售活性炭。用质量分数为1％的KIO3改性后的活性炭脱硫性能明显提高。     

硫酸根自由基对活性炭吸附刚果红的影响

本研究通过研究硫酸根自由基（SO₄^-·）对活性炭吸附性能的影响来探究SO₄^-·活化再生活性炭的可行性.结果证实,当刚果红溶液浓度为100mg/L,活性炭加入量为1.25g/L时,活性炭对刚果红的吸附量为62mg/g.体系pH值、KH₂PO₄和K₂HPO₄对活性炭吸附刚果红效果影响较小.当体系中过硫酸钠加入量为刚果红浓度的12倍时,过硫酸钠联合活性炭对刚果红去除率仅比活性炭单独吸附的对照处理提高5%;然而,在水浴锅加热条件下,70℃热活化过硫酸钠在30~120min对刚果红的去除率可达94%~99%;70℃热活化过硫酸钠联合活性炭处理在对应时间段对刚果红的去除率为91%~94%,紫外光活化过硫酸钠联合活性炭处理在对应时间段对刚果红的去除率仅为86%~90%.由此可知,热活化和紫外光活化过硫酸盐产生SO₄^-·对活性炭的吸附性能影响较小,基于硫酸根自由基的高级氧化技术再生活性碳的可能性不大.