玉米秸秆活性炭的制备及其吸附动力学研究

以玉米秸秆为原材料,采用ZnCl2活化法制备玉米秸秆活性炭,吸附次甲基蓝染料废水,进行动力学分析。本实验用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合,结果表明,玉米秸秆活性炭对次甲基蓝的吸附与Langmuir方程拟合良好,R2=0.9857。采用Lagergren准一级速率模型、Lagergren准二级速率模型、Bangham动力学方程和Elovich动力学方程分别对秸秆活性炭吸附次甲基蓝溶液进行吸附动力学拟合,通过分析得出吸附过程与Lagergren准二级速率模型拟合最好,R2=0.9979。秸秆活性炭对次甲基蓝的最大吸附量达到909.09 mg/g,具有很高的吸附能力。     

活性炭孔隙结构在其甲苯吸附中的作用

选用4种商用活性炭(AC),利用氮气绝热吸附、扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)测试了活性炭的物化性质。以甲苯为吸附质,在温度为298.15 K下进行了静态和动态吸附实验,研究了活性炭孔结构对其吸附性能、吸附行为、表面覆盖率和吸附能的影响。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,孔径在0.8～2.4 nm之间的孔容和甲苯吸附量之间存在较好的线性关系,且线性斜率随甲苯浓度增加而变大。甲苯吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和准一阶动力学方程式。活性炭孔结构是甲苯吸附速率的主要制约因素。在甲苯快速吸附阶段,微孔为吸附速率主要制约因素,在甲苯颗粒内扩散阶段,微孔和表面孔为吸附速率的主要制约因素,在吸附末尾阶段,中孔和大孔为吸附速率的主要制约因素。4种活性积炭对甲苯的吸附能随其比表面变大而变大。     

氟利昂11在浸渍活性炭床层的吸脱附行为

对低浓度氟利昂11气体在浸渍活性炭 (浸渍炭) 上的吸脱附行为进行了研究。考察了不同的气流比速和气流湿度条件对氟利昂11在浸渍炭床层吸附穿透的影响,利用Wheeler方程和Yoon-Nelson方程描述了吸附动力学过程。探讨了脱附温度、气流比速及床层含水率等影响因素对氟利昂11脱除效果的影响机制,运用LDF和Freundlich脱附动力学模型对脱附过程进行了描述。结果表明：氟利昂11在浸渍炭上的吸附动力学主要受外扩散控制,确定了其1%穿透时间与气流比速的定量关系;气流湿度对氟利昂11吸附行为的影响体现在与水分子发生竞争吸附,从而导致穿透曲线出现卷起现象;氟利昂11的脱附速率大小与脱附温度、气流比速和床层含水率呈正相关;当脱附温度为25~30 ℃,气流比速为0.8 L·min⁻¹·cm⁻²时为最佳机械泄露测试脱附条件。本研究可为有毒有害气体净化用固定床吸附装置的设计,以及机械泄露非破坏性检验应用方法的建立参考。     

柚子皮生物碳质对4-氯硝基苯的吸附动力学及吸附平衡特征

考虑到水环境或工业废水中低浓度、低溶解度有机氯化物的普遍存在,拟构建仿生吸附原理分离低剂量组分,选用柚子皮为生物质代表,在炭化温度为600℃的条件下制备生物碳质吸附剂,考察4-氯硝基苯(pCNB)的吸附特征数据,通过观察等温吸附模型和吸附动力学方程,分析了可能的吸附机理。研究结果表明,实验在25±1℃条件下,当初始浓度为35 mg/L,pCNB的吸附去除率为85.88%,吸附过程分成2个阶段,第1阶段为物理吸附,第2阶段为化学吸附,8 h达到吸附平衡;吸附反应符合二级动力学方程(R2=0.999),动力学参数k2为1.450 g/(mg.h),平衡吸附量qe为30.06 mg/g;吸附等温线结果表明,生物碳质对pCNB的吸附可以用Langmu ir模型很好描述,表面吸附在生物碳质对pCNB的吸附过程中占主导地位,柚子皮生物碳质对pCNB的最大吸附量达到64.52 mg/g,是从低浓度含pCNB废水中去除目标污染物的廉价与良好吸附剂。     

沸石分子筛和活性炭吸附/脱附甲苯性能对比

考察了甲苯在NaY型沸石分子筛(简写为NaY)、13X型沸石分子筛(简写为13X)、Hβ型沸石分子筛(简写为Hβ)、MCM-22型沸石分子筛(简写为MCM-22)和ZSM-5型沸石分子筛(简写为ZSM-5)上的吸附/脱附性能,同时与椰壳活性炭(AC)的吸附/脱附性能进行对比.结果表明,各吸附剂对甲苯的平衡吸附量大小依次为:AC>NaY>Hβ>13X>MCM-22>ZSM-5,甲苯从吸附剂表面脱附难易程度依次为:AC>NaY、13X>Hβ>MCM-22>ZSM-5>ZSM-5对甲苯的平衡吸附量和吸附强度都最小,这是由于甲苯无法进入ZSM-5的内部孔道造成的;在低甲苯质量浓度(<1 000 mg/m3)时.NaY平衡吸附量超过AC,因此NaY更适合应用在低浓度有机废气吸附治理中,Langmuir吸附方程比Freundlich吸附方程更符合沸石分子筛吸附甲苯的行为.     

污泥活性炭的制备及其对酸性红G的吸附行为

以城市污水处理厂的脱水污泥为原料,用ZnCl2活化法制备污泥活性炭,并研究其对水中酸性红G的吸附、脱附行为。选取活化剂浓度、固液比、活化温度及活化时间等因素,通过正交实验确定了最佳工艺,即ZnCl2浓度30%,固液比1:2,碳化温度500℃,碳化时间1.5 h。吸附实验结果表明,该污泥活性炭对水中酸性红G的吸附量随着温度升高而增加,在15、25和35℃条件下的最大吸附量分别为153.6、165.6和180.4 mg/g,且吸附等温线能较好用Langmuir方程进行模拟。酸性红G在污泥活性炭上的吸附动力学符合准二级反应动力学模型。污泥活性炭对酸性红G的吸附量随着溶液pH的增大而减小,污泥活性炭的最佳投加量为0.26 g/L。吸附饱和的污泥活性炭可通过碱处理和热处理方法进行脱附,脱附后的吸附剂对酸性红G仍具有很强吸附性能。     

三氯乙酸与其他有机物在活性炭上的竞争吸附

通过等温吸附实验,考察了三氯乙酸(TCAA)与十二烷基苯磺酸钠(DBS)、腐殖酸(HA)在活性炭(GAC)上的竞争吸附现象。结果表明,GAC对TCAA的吸附符合Langmuir模型,对DBS和HA的吸附均符合Freudlich模型;在GAC上,DBS和HA对TCAA构成竞争吸附,大分子HA阻塞GAC的微孔,使得TCAA与DBS难以进入微孔;GAC对3种物质的吸附能力由大到小依次为DBS、TCAA和HA;离子型表面活性剂DBS憎水性一端与TCAA竞争吸附位,亲水性一端与TCAA形成吸附,使GAC总饱和吸附量有所加大。     

活性炭固定床操作参数的优化

研究了操作参数对活性炭固定床处理有机废气的影响。温度升高，吸附容量下降。湿度的存在会减少活性炭对有机物的吸附容量。适当的操作气速为0.1-0.5m/s，在此范围内，气速与压降在对数坐标上呈线性关系。     

稻壳活性炭制备及其对磷的吸附

利用农业废弃物稻壳经炭化、活化、酸洗、水洗和干燥等工艺制备出一种富含微孔和中孔结构的稻壳活性炭,其BET比表面积达886.3 m2/g。通过正交实验优化了稻壳活性炭对磷吸附条件,并在该条件下进行了吸附等温和吸附动力学实验研究。结果表明,稻壳活性炭对磷的吸附等温曲线能较好符合Langmuir模型(R2=0.9284)和Freundlich模型(R2=0.9208),由Langmuir线性拟合方程可得稻壳活性炭对磷饱和吸附量达6.93 mg/g;稻壳活性炭对磷的吸附过程可用准二级动力学方程描述(R2=0.9968),吸附速度较快,颗粒内扩散为该过程控速阶段。稻壳活性炭作为一种易得、廉价、高效的填料,在农村分散型污水生态处理技术中,具有良好的应用前景。     

四环素在活性炭上的吸附行为及机理

考察了活性炭和四环素的相关性质,并通过静态吸附实验探讨了2种活性炭对四环素的吸附和脱附行为,以及pH值、离子强度等水化学条件对活性炭吸附四环素的影响。结果表明,四环素在活性炭上的吸附基本不受离子强度影响;但随着pH值上升,其吸附量下降。四环素在活性炭上吸附的驱动力可能为两者所含官能团间的氢键作用。     

粉末活性炭对三烯丙基异氰脲酸酯的吸附性能简

用静态吸附法考察粉末活性炭对水中三烯丙基异氰脲酸酯（CAIC）的吸附行为,采用单因素分析法对活性炭吸附化工废水中TAIC的工艺条件进行研究。实验结果表明,在TAIC模拟废水中,其TAIC初始浓度为800 mg/L,pH为7,在温度为298 K、转速为150 r/min的条件下,当活性炭的投加量达到4.4 g/L,吸附反应时间为50 min时,TAIC的去除效率最高为96.17%;对于实际废水,其TAIC初始浓度为1 500 mg/L,溶液pH为3,在温度为298 K、转速为150 r/min的条件下,当活性炭投加量达到10 g/L,吸附反应时间为2 h时,TAIC的去除效率最高为46.8%。这也是由于实际废水组分复杂,其他有机物存在一定的吸附竞争机制。     

粉末活性炭对三烯丙基异氰脲酸酯的吸附性能

用静态吸附法考察粉末活性炭对水中三烯丙基异氰脲酸酯（CAIC）的吸附行为,采用单因素分析法对活性炭吸附化工废水中TAIC的工艺条件进行研究。实验结果表明,在TAIC模拟废水中,其TAIC初始浓度为800 mg/L,pH为7,在温度为298 K、转速为150 r/min的条件下,当活性炭的投加量达到4.4 g/L,吸附反应时间为50 min时,TAIC的去除效率最高为96.17%;对于实际废水,其TAIC初始浓度为1 500 mg/L,溶液pH为3,在温度为298 K、转速为150 r/min的条件下,当活性炭投加量达到10 g/L,吸附反应时间为2 h时,TAIC的去除效率最高为46.8%。这也是由于实际废水组分复杂,其他有机物存在一定的吸附竞争机制。     

交联壳聚糖珠吸附活性染料的动力学研究

利用交联剂环氧氯丙烷(ECH)对壳聚糖进行改性,制备了交联壳聚糖珠,对活性染料(活性艳蓝ST-RV)的脱色性能进行了研究。分别从起始染料浓度(100～200 g/cm3)、温度(30～50℃)以及pH(7～9)考察了对染料吸附的动力学影响。当起始染料浓度为200 g/cm3,温度30℃,pH=7时,交联壳聚糖珠对ST-RV的吸附量达到77.49 mg/g。用准一级和二级动力学模型描述了动力学数据并确定了速率常数,最后进行了交联壳聚糖珠的再生实验。结果表明,吸附数据符合二级动力学模型;当pH=10时,交联壳聚糖珠可少量解吸。     

活性炭对含铅废水吸附特性研究

采用静态法用活性炭吸附处理含铅废水,考察了活性炭对含铅废水的吸附特性。结果表明:活性炭对铅离子吸附平衡时间为100 m in;吸附等温方程为:Ce/qe=0.4298+0.0594Ce(25℃),该方程符合Langmu ir型吸附模式,不同温度下吸附平衡参数0RL1,表示该吸附为有利吸附。实验数据应用数学模型拟合,二级相关系数R2=0.9998,显示吸附过程动力学与二级动力学模型相关性较好;计算不同温度下各热力学参数:△Hθ大于零、△Gθ小于零,证实该吸附过程是一个自发吸热过程。△Sθ大于零,表明铅离子在固液界面有序性减小、混乱度增大。△Hθ值很小,说明该过程为物理吸附。     

The adsorption of benzene and methylethylketone onto activated carbon: thermodynamic aspects.

The adsorption of volatile organic compounds (VOCs), exemplified by benzene and methylethylketone (MEK), onto seven different types of activated carbon was investigated. Results show that for benzene adsorption the adsorption characteristic energy, enthalpy, free energy and entropy are in the range 17.12-36.86, -20.8 to -44.7, -11.89 to -16.22 kJ/mole and -29.4 to -85.3 J/mole/K, respectively. For the adsorption of MEK, the adsorption characteristic energy, enthalpy, free energy and entropy are in the range 14.47-32.34, -18.3 to -40.8, -10.78 to -15.56 kJ/mole and -24.8 to approximately -60.3 J/mole/K, respectively. The adsorption enthalpy can be calculated indirectly from statistical thermodynamic method and directly from the immersion enthalpy method. The adsorption characteristic energy is calculated by the Dubinin-Astokhov equation. The free energy is calculated by the measured equilibrium adsorption constant.     

不同再生工艺对活性炭吸附性能的影响分析

吸附法油气回收技术中,吸附剂的再生是一个难点和研究重点。微波加热作为一种新的再生技术,受到人们日益的重视。实验利用比表面积及孔隙分析仪测定了经多次微波真空,加热真空和加热再生后的活性炭的表面结构变化,通过对比分析,探讨了3种工艺多次再生活性炭对活性炭表面结构的影响。结果表明,3种工艺均对活性炭结构都有所破坏,但微波真空再生对活性炭比表面积和孔容破坏最小,净吸附容量最大,从效率及能耗上都比较好。     

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。     

稻壳沸石的合成及其对氨氮的吸附/脱附动力学

以稻壳为原料采用水热合成法制备了沸石,运用XRD、SEM和BET技术表征了合成沸石的结构特性。通过静态实验,研究了合成沸石对氨氮的吸附和脱附机理。结果表明：延长水热合成的晶化时间有利于合成沸石晶核的形成,合成沸石比表面积为28.418 m2·g-1,平均孔径为31.1 nm,孔体积为0.22 m3·g-1,属NaP型微介孔吸附材料。伪二级吸附动力学模型更适合描述合成沸石对氨氮的吸附过程,由伪二级吸附动力学模型拟合得到的平衡吸附量与实测值相差在1.0%以内。颗粒内扩散速率是由膜扩散和内扩散共同控制,颗粒内扩散速率常数kp随初始浓度的增加而提高。MNaOH/ANMNaOH/AN的增大,温度对脱附的促进作用变得越来越小,当MNaOH/AN>1.21时,氨氮的脱附率可达92.1%。伪二级脱附动力学模型的拟合结果优于伪一级,碱当量高于临界值之后对提高合成沸石脱附氨氮的效果不大。     

烧结纤维承载活性炭复合材料在苯蒸气脱除中的应用

以8μm的镍纤维和煤基活性炭为原材料,通过抄制和烧结工艺制备了烧结纤维承载活性炭粉末复合材料。为了减轻床层总重量,将这种材料和通常的颗粒状活性炭进行联合装填形成复合层,并进行了苯蒸气的吸附穿透实验。利用Wheeler方程对床层的饱和吸附容量和吸附速率常数进行了测定。结果表明,在相同的测试条件下,联合装填层比单独的颗粒炭装填层具有更好的苯蒸气脱除性能;对两种床层而言,其各自的饱和吸附容量是一个不随比速而变化的常数,而随着气流比速的增加,两种床层的吸附速度都呈增加的趋势。     

Modeling VOCs adsorption onto activated carbon

The activated carbon adsorption process is affected by the characteristics of adsorbent, adsorbate and environmental conditions. In this study, both adsorption and desorption processes are assumed to occur simultaneously and a numerical model was developed with a non-linear driving force in conjunction with the Langmuir model for predicting the overall adsorption process. The numerical model provides both adsorption and desorption rate constants and activation energies. The resultant equilibrium constants are of the same order of magnitude as reported by other studies. Results show that the model could well predict the adsorption isotherms and breakthrough curves under various conditions.