微波辐照技术在活性炭脱硫中的应用

采用微波辐照技术对煤质活性炭进行加热,研究了不同的微波功率、辐照时间和样品粒径等因素对活性炭脱硫性能的影响,找出了合适的处理条件.同时,将改性活性炭和原炭对SO2的吸附和催化性能做了比较,说明了微波辐照活性炭具有比原炭更好的吸附和催化性能.采用氮气吸附仪、pH精密酸度计、XPS、元素分析等测试了改性活性炭和原炭的物理化学性能:活性炭的表面积和孔结构没有显著改变;活性炭的脱硫性能与活性炭的pH值有着一定的关系;具有较低氧含量和较高的氮含量的活性炭具有较好的脱硫活性;CH2　和　CO(烯酮基)官能团含量相对增加有利于SO2的吸附.     

微波辐照活性炭改性机理研究

利用微波辐照作为改性手段,在450℃、N2气氛下对椰壳基颗粒活性炭进行了改性研究,测定了活性炭改性前后对甲苯的吸附性能.结果表明:微波改性后,单位质量活性炭(1 g)对甲苯的吸附能力由182 mg提高到193 mg;试验中,吸附床层的穿透时间由2.5 h提高至35 h.改性活性炭的表面碱性官能团含量、比表面积、孔容积、...     

酸碱改性生物炭对水中磺胺噻唑的吸附性能研究

以马铃薯茎叶为原料,采用限氧裂解法制备生物炭,通过H2SO4和KOH处理制备酸、碱改性生物炭.应用比表面积法(BET)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)研究了改性前后3种生物炭的结构与性质,并通过单因素实验研究了吸附时间、温度、磺胺噻唑初始浓度、p H值等因素对原始及酸碱改性3种生物炭吸附磺胺噻唑效果的影响,初步探讨了吸附机制.结果表明,3种生物炭对磺胺噻唑的吸附行为符合准二级动力学方程;酸改性生物炭对磺胺噻唑的吸附等温线符合Temkin模型,原炭和碱改性生物炭的吸附等温曲线符合Freundlich模型.酸改性极大的提高了生物炭对磺胺噻唑的吸附能力,最大吸附量为7.69 mg·g-1,是原炭吸附量的2.4倍;溶液p H对3种生物炭吸附磺胺噻唑影响不明显.热力学研究表明,酸改性生物炭对磺胺噻唑的吸附为自发的吸热反应.FTIR分析表明,酸改性生物炭表面有更多含氧官能团,为磺胺噻唑的吸附提供了吸附点.氢键、范德华力及偶极距力作用对生物炭吸附磺胺噻唑起到主要作用.     

2种改性活性炭对甲苯吸附性能的对比研究

利用微波、电炉加热对活性炭进行改性,并测定了改性前后不同种类活性炭对甲苯的吸附性能、表面酸碱官能团含量以及比表面积.结果表明,对于微波改性,随着改性温度升高,活性炭对甲苯的吸附量逐渐增大,表面碱性官能团含量也相应增加,比表面积相应减小.改性温度850℃时活性炭吸附甲苯性能最高,650℃与450℃改性后活性炭吸附甲苯的性能相差不大.电加热改性也具有类似的趋势,但对甲苯的吸附性能总体低于微波改性.扫描电镜表征显示,热改性去除了活性炭孔道内的杂质,使活性炭内部孔道更加通畅,有利于提高吸附甲苯的能力,但温度升高同样存在炭骨架收缩,孔道变窄的弊端.微波加热和电炉加热在原理和热传递方向上的不同.是导致改性结果之间差别的关键问题.     

活性炭吸附处理含乳化油矿井水试验研究

为考察活性炭吸附对乳化油的去除效果,分别采用煤质、木质和椰壳粉状活性炭进行对比试验研究。结果表明:矿井水原水油含量0.66 mg/L,采用煤质、木质及椰壳活性炭投加量60 mg/L、吸附30 min后,去除率分别为81.71%、63.13%和50.78%,煤质活性炭吸附效果优于木质和椰壳活性炭;试验得出的煤质活性炭弗伦德利希(Fruendlich)吸附等温式,吸附时间60 min,活性炭投加量46 mg/L时,出水含油量小于0.1 mg/L;活性炭投加量60 mg/L时,出水含油量小于0.05 mg/L,为实际工程应用提供设计工艺参数。     

颗粒活性炭改性同步去除水中铅、铬的研究

为提高颗粒活性炭同步去除水中铅、铬污染物的能力,分别使用氧化铁、氧化锰、十六烷基三甲基溴化铵(HTMAB)和氯化十六烷基吡啶(CPC)制作改性活性炭(Fe Cl3-AC,Mn O2-AC,HTMAB-AC,CPC-AC)。通过测定4种改性活性炭表面的等电点p H、酸碱官能团和扫描电子显微镜图像,研究4种改性活性炭吸附效果优异并分析其中原因。结果表明:Fe Cl3-AC同步去除铅、铬效果最佳,HTMAB-AC、CPC-AC与原炭效果持平,Mn O2-AC效果还不及原炭。从等电点p H来看,Fe Cl3-AC拥有较低的等电点p H,有利于静电吸附铬酸根阴离子团;从酸性基团数目来看,Fe Cl3-AC表面拥有较多酸性官能团,有利于离子交换作用,保证了对铅离子较高的吸附效率;从SEM来看,Fe Cl3-AC上Fe Cl3负载均匀,有效改善了活性炭表面特性,有利于吸附。     

改性活性炭对水溶液中双酚-A的吸附研究

采用HNO3、NaOH及高温N2对商用炭WV A1100进行表面改性处理,并利用BET、XPS、pH.及Boehm方法对活性炭进行物化表征.结果表明,HNO3改性明显降低了W20的比表面积,增加了其表面酸性含氧官能团数量,使等电点(pHpae)由4.95降至1.50;高温N2和NaOH改性处理后炭表面化学性质变化与HNO3氧化基本相反,pHp.升至近中性,其中高温N2处理降低了43.81%的表面积.另外,活性炭对双酚-A(BPA)的吸附实验结果表明,吸附体系中溶解氧的存在不会促使BPA在W20表面发生酚氧自由基氧化耦合,并且原炭W20、高温N2和NaOH改性处理后炭对BPA的吸附等温线结果满足Langmiur模型,而HNO3改性炭的吸附行为更符合Freundlich模型,其中高温N2改性炭表现出最好的吸附BPA能力,饱和吸附量值达到了526.32mg/g,是能力最差炭(HNO3改性)的3倍,结合表征结果分析得出,在吸附体系中炭表面的憎水性和静电荷密度,是控制分子态BPA吸附过程的主要因素,即吸附主要遵循π-π理论.     

微波改性活性炭脱硫性能的初步研究

在此提出了一种利用微波等离子技术对活性炭进行改性以提高活性炭的SO2 吸附性能的新方法。通过正交实验法 ,探讨了微波功率、辐照时间及样品粒径 3种因素对改性后的活性炭脱硫效果的影响。结果表明 ,微波改性后的活性炭大大提高了对SO2 的吸附能力 ,最高硫吸附量可达 10 9 4mg g ,微波功率和样品粒径是决定改性活性炭硫容量的关键因素 ,并通过元素分析和扫描电镜等手段对其机理进行了讨论     

碱改性活性炭表面特征及其吸附甲烷的研究

采用不同浓度的氢氧化钠对椰壳活性炭进行表面改性.BET和SEM分析改性前后活性炭的表面结构,Boehm滴定和SEM/EDS方法测定活性炭表面元素及含氧基团.研究改性活性炭对甲烷的吸附性能和吸附行为.结果表明,经氢氧化钠改性处理后,活性炭孔径变化不明显,表面含氧基团显著减少;当氢氧化钠的浓度>3.3 mol·L-1时,活性炭的比表面积和孔容大于未处理的活性炭,并且随碱的浓度增加而增大.与改性前的活性炭相比,甲烷在碱改性活性炭上的吸附量提高了24%.增加活性炭的比表面积和孔容,减少表面的含氧基团有利于甲烷的吸附.甲烷的吸附行为符合Langmuir等温吸附式,吸附常数为163.7 m3·mg-1.     

不同改性活性炭吸附苯酚和亚甲基蓝的实验研究

选用木质、果壳、椰壳和煤质4种不同材质的活性炭,经过HNO_3酸化和Na OH碱化,选出对苯酚和亚甲蓝吸附效果最好的活性炭,并进行最佳投加量,最佳pH值和最佳吸附时间的研究。结果表明:碱化木质炭比表面积大、孔隙发达,吸附效果最好。对于初始浓度为1 g/L的苯酚和亚甲基蓝溶液,最佳投加量分别为1.5 g和0.5 g。当pH10时,碱化木质炭对苯酚有较高的去除率,pH值对亚甲基蓝影响不大,在强酸,中性及碱性溶液中吸附效果更佳。碱化木质炭对苯酚的吸附速度高,在极短时间内去除率高达到88%。当亚甲基蓝的吸附时间在20 min之后,碱化木质炭对亚甲基蓝的吸附趋于平衡,去除率达90%。     

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。     

不同活性炭对水中微量药物萘普生的吸附规律研究

从吸附平衡、吸附动力学、吸附等温式和吸附热力学等方面详细考察了煤质炭(MAC)、杏壳炭(XAC)和椰壳炭(YAC)对水中微量药物萘普生(Naproxen,NAP)的吸附去除效能和作用机理.实验结果表明,MAC、XAC和YAC对NAP的吸附平衡时间大致为24h,平衡吸附量相应分别为8.23mg·g-1、7.92mg·g-1、6.52mg·g-1;这3种活性炭对NAP的吸附过程均符合假二级反应动力学方程,且吸附速率受到膜扩散和内扩散作用的共同限制;相较而言NAP的吸附行为更符合Langmuir等温式;吸附热力学计算结果表明,MAC、XAC和YAC对NAP的吸附去除机理为化学吸附和物理吸附的共同作用,且化学吸附作用大于物理吸附;NAP在3种活性炭上的吸附作用均为自发进行的不可逆吸热反应.     

污泥基活性炭去除水中重金属离子效能与动力学研究

以城市污泥为主要原料制备了污泥基活性炭(SAC),考察了其对重金属离子的吸附去除效能和吸附动力学规律.并选择了2种商品活性炭(煤质炭,MAC和椰壳炭,YAC)作为对比,以初始浓度为50mg/L的Cu(II),Pb(II),Cd(II),Cr(VI)4种重金属离子为去除对象,分别进行了3种活性炭的表面理化性质分析及其对4种重金属离子的吸附试验.结果表明,SAC的比表面积和微孔容积仅为YAC和MAC的1/3~1/2,吸附速率也相对较慢,但其对Cu(II),Pb(II),Cr(VI),Cd(II)的平衡吸附量却远大于2种商品活性炭,分别为9.9,8.9,8.2,5.4mg/g,说明SAC表面的高酸性基团含量对重金属离子的吸附起到了关键作用;Langmuir与Freundlich吸附等温模型均能较好地拟合SAC对Cu(II)和Pb(II)的吸附,SAC对Cr(VI)的吸附过程更符合Langmuir模型,而SAC对于Cd(II)的吸附过程用Langmuir与Freundlich两个模型均不能较好地拟合,说明SAC表面缺少能够与Cd(II)发生反应的结合位点.     

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.      

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.     

Behaviors and kinetics of toluene adsorption‐desorption on activated carbons with varying pore structure

This work was undertaken to investigate the behaviors and kinetics of toluene adsorption and desorption on activated carbons with varying pore structure. Five kinds of activated carbon from different raw materials were selected. Adsorption isotherms and breakthrough curves for toluene were measured. Langmuir and Freundlich equations were fitted to the equilibrium data, and the Freundlich equation was more suitable for simulating toluene adsorption. The process consisted of monolayer, multilayer and partial active site adsorption types. The effect of the pore structure of the activated carbons on toluene adsorption capacity was investigated. The quasi-first-order model was more suitable for describing the process than the quasi-second-order model. The adsorption data was also modeled by the internal particle diffusion model and it was found that the adsorption process could be divided into three stages. In the external surface adsorption process, the rate depended on the specific surface area. During the particle diffusion stage, pore structure and volume were the main factors affecting adsorption rate. In the final equilibrium stage, the rate was determined by the ratio of meso-and macro-pores to total pore volume. The rate over the whole adsorption process was dominated by the toluene concentration. The desorption behavior of toluene on activated carbons was investigated,and the process was divided into heat and mass transfer parts corresponding to emission and diffusion mechanisms, respectively. Physical adsorption played the main role during the adsorption process.     

Removal of bromate ion using powdered activated carbon

Bromate ion (BrO 3) removal from drinking water by powdered activated carbons (PAC S) in bath mode was evaluated under various operational conditions.Six kinds of PACs,including wood-based carbon,fruit-based carbon,coal-based carbon,and these three carbons thermally deoxidized in a nitrogen atmosphere,were selected to investigate their capacity on BrO 3 removal.With the highest zeta potential value and being richly mesoporous,coal-based carbon had a high and an excellent BrO 3 adsorption efficiency.The removal content of BrO 3 by per gram of coal-based carbon was 0.45 mg within 5 hr in 100 μg/L bromate solution.The surface characteristics of PACs and bromide formation revealed that both physical and chemical PACs properties simultaneously affected the adsorptionreduction process.Under acidic conditions,PAC S possessed high zeta value and adequate basic groups and exhibited neutral or positive charges,promoting BrO 3 adsorption-reduction on the carbon surface.Interestingly,the PAC S thermally deoxidized in N 2 atmosphere optimized their properties,e.g.increasing their zeta values and decreasing the oxygen content which accelerated the BrO 3 removal rate.The maximum adsorption capacity of fruit-based carbon was the highest among all tested carbons (99.6 mg/g),possibly due to its highest pore volume.Remarkably,the thermal regeneration of PACs in N 2 atmosphere could completely recover the adsorption capacity of PACs.The kinetic data obtained from carbons was analyzed using pseudo second-order and intraparticle diffusion models,with results showing that the intraparticle diffusion was the more applicable model to describe adsorption of BrO 3 onto PACs.     

氨基离子液体负载活性炭CO2吸附性能的负协同效应

通过三亚乙基四胺与L-乳酸的酸碱中和反应合成[TETA][L]离子液体,并将不同质量分数的离子液体负载到椰壳活性炭中,利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、全自动比表面和孔径分布分析仪研究[TETA][L]离子液体浸渍对椰壳活性炭微观结构以及CO₂吸附性能的影响。结果表明:离子液体与活性炭之间的相互作用会导致石墨微晶细晶化,对活性炭的结构稳定性有不利影响,而离子液体对椰壳活性炭孔隙结构的"堵塞式"填充,导致复合材料CO₂物理吸附性能显著下降和CO₂化学吸附性能有限增加,这是造成复合材料CO₂总吸收性能显著降低的根本原因,且离子液体在活性炭中呈现了一种由小孔径到大孔径的"阶梯式"填充行为。