载镍活性炭低温脱硫及其制备影响因素研究

活性炭负载镍催化剂具有较好的低温脱硫性能。为研发适合钢铁企业烧结烟气低温脱硫的活性炭,以椰壳活性炭为研究对象,采用硝酸镍浸渍法制备载镍活性炭,使用模拟烧结烟气开展了炭基和载镍(0.5%、1%、2%、3%、4%)活性炭(0.5Ni/AC、1Ni/AC、2Ni/AC、3Ni/AC、4Ni/AC)脱硫实验,并通过扫描电镜和X射线衍射仪对炭基和催化剂进行表征。炭基脱硫性能研究结果表明,当反应温度为30℃时,炭基活性炭脱硫效果最好,反应温度越低对物理吸附越有利,反应温度越高对化学吸附越有利;分析表明炭基脱硫机理为SO_2、O_2和H_2O被活性炭吸附成为吸附态,主要在微孔条件下形成硫酸。载镍活性炭脱硫反应温度、空速和SO_2入口质量分数影响因素研究结果表明,反应温度为60℃时,1Ni/AC催化剂具有最佳的脱硫率,其保持100%脱硫率的时间长达120 min;脱硫剂的脱硫率随空速的升高而不断下降,低空速有利于反应的进行;SO_2的入口质量分数在0.1%~0.3%时,有利于脱硫反应的进行。分析脱硫前后催化剂表征结果可知,脱硫反应后会在活性炭孔表面出现大量脱硫产物,堵塞了活性炭孔道,覆盖了催化剂表面的活性位,中断了催化剂脱硫反应链。当焙烧温度大于900℃时,镍全部以单质镍形式存在于活性炭中;600~800℃焙烧温度条件下,脱硫剂具有较高的脱硫率,镍的主要存在形态为Ni O。当Ni的负载量为1%时,脱硫剂具有最好的脱硫效果。研究结果可为烧结烟气低温脱硫及多污染物协同治理提供借鉴。     

半焦脱硫剂的制备及其H2S脱除性能

利用废弃褐煤半焦原料作为炭基材料前驱体,经表面改性处理后制备高效脱硫剂,用于脱除原料气中的少量H2S杂质.经改性处理后,改性半焦的比表面积显著提高,形成丰富的织网结构,灰分和挥发分减少,固定碳含量增加,表面酸/碱性官能团含量也随着改性处理过程发生明显变化.采用固定床反应器和模拟气体考察脱硫剂的脱硫性能,结果表明,原料褐煤半焦基本没有脱除H2S的能力.改性处理后,随着改性半焦物化性质的改善,脱硫能力迅速提高穿透时间达95 min.负载铁氧化物有利于进一步增强其脱硫性能,穿透时间提高到1095 min;温度、氧含量和水含量等因素对脱硫性能的影响也非常显著.     

MgO/AC复合材料脱除汽油中的硫化物

用造纸草浆黑液和硫酸镁为原料制得氧化镁/活性炭(MgO/AC)复合材料,研究了该复合材料的油品脱硫性能.考察了同定床动态实验条件对MgO/AC复合材料脱硫性能的影响,在固定床温度80℃、油剂比1.0、空速5h-1的条件下,脱硫率达98.23%.比较了MgO/AC复合材料、商品活性炭和氧化镁的脱硫性能,结果表明,MgD/AC复合材料有较高的脱硫性能和较大的硫容.300℃下保温2h对MgO/AC复合材料再生,脱硫率为91.46%,穿透时间为80min.     

改性活性炭对有机物的吸附性能

研究了表面改性对活性炭吸附各种有机物性能的影响,研究发现,硝酸氧化可显著增加活性炭表面酸性基团的含量,提高了活性炭的表面亲水性,降低pHpzc值,并造成活性炭的结构塌陷和比表面积的减少,因而对活性炭吸附水中的苯酚、苯胺、腐殖酸、氯仿、四氯化碳等有机物的性能产生明显影响,以去除水中有机污染物为目的的活性炭表面改性的方向应为：减少表面内酯基及竣基等含氧官能团的含量,增加活性炭表面的疏水性。     

FeCl3活化的麦秸活性炭对水中硝酸根的去除

为获得硝酸根吸附能力高的麦秸活性炭,用FeCl3溶液作为活化剂,制得负载铁氧化物的麦秸活性炭,并利用响应面回归分析方法优化制备条件.结果表明:炭化温度527℃、FeCl3添加质量比92.5％为最佳制备条件,制备的麦秸活性炭(FAC)吸附能力高于同温度下未添加FeCl3的麦秸生物炭(WBC).FAC中铁元素含量、BET比...     

载体酸蚀预处理对CuMnCeOx/堇青石催化氧化甲苯性能的影响

为解决蜂窝堇青石载体比表面积小、活性组分难以负载等问题,采用硝酸酸蚀堇青石载体并负载金属氧化物,制备了Cu-Mn-Ce/堇青石催化剂.分析了不同酸蚀强度下催化剂对甲苯催化燃烧差异的原因,在40%wt硝酸溶液中、50℃下酸蚀4 h条件下得到的催化剂对甲苯的催化性能最佳,与其他催化剂相比,其表面平均孔径为38.31 nm并有更佳的孔隙率,且在12—14 nm处以及20—30 nm处有更佳的孔径分布,其上活性组分分布极为分散,具有更小的活性颗粒尺寸.在与未经酸蚀预处理催化剂的比较中发现,经酸蚀预处理的催化剂具有更大的比表面积和多样的氧化物晶体类型,更高的Cu/Mn比例(1.72∶1.26),其中Mn⁴⁺(31.1%)、Ce³⁺(27.5%)及Osur(50.9%)在其占比均高于未经酸蚀预处理催化剂.     

零价纳米铁炭微电解体系去除水中硝酸盐

用液相还原法制备以活性炭为载体的负载型纳米铁(NZVI/AC),采用不同分散剂合成NZVI/AC,对材料进行XRD、SEM等表征,用制备的材料进行硝酸盐批实验,考察不同分散剂条件下合成的材料对硝酸盐氮的还原情况,再进一步分析硝酸盐氮的还原过程以及动力学.结果显示用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂得到性能较好的NZVI/AC,且该体系存在微电解作用,硝酸盐氮的还原过程首先是纳米铁对硝酸根的吸附,然后再发生还原反应,产物以氨氮为主,中间产物有亚硝酸盐的生成,符合准一级反应动力学方程.     

Mnx/SEP(海泡石)催化剂低温NH_3-SCR脱硝性能

以Mn(CH_3COO)_2和KMnO_4为前驱体,采用原位生长法在海泡石(SEP)载体表面负载锰氧化物,制备Mnx/SEP催化剂应用于低温SCR脱硝反应.分别考察了制备工艺及反应条件等因素对Mnx/SEP催化剂低温NH_3-SCR脱硝活性的影响.采用BET、XRD、SEM、XPS等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征分析.结果表明,在锰负载量为8 wt%、n(Mn(CH_3COO)_2)/n(KMnO_4)为3∶2时所制备的催化剂具有较佳的NH_3-SCR低温脱硝活性.当空速为10000 h~(-1)、反应温度在100—250℃区间时,转化率为100%,表明该催化剂具有高空速适应性.锰氧化物活性组分在海泡石表面的均匀分布和高的分散性使催化剂具有较大的有效比表面积,有利于催化剂NH_3-SCR反应;此外n(Mn(AC)_2)/n(KMnO_4)对催化剂表面活性物种形态特别是表面Mn~(4+)/Mn~(3+)比具有显著影响,进而与催化剂的低温SCR脱硝活性紧密相关.     

改性污泥活性炭对苯乙烯的吸附

以城市污泥为原料制备活性炭,对其进行改性,研究了改性前后的比表面积、表面酸碱基团、对苯乙烯的静态吸附容量、吸附穿透曲线、脱附活化能等吸附性能.结果表明,硫酸铜溶液浸渍改性后可使污泥活性炭比表面积明显提高,其中0.1 mol.L-1硫酸铜溶液浸渍改性的污泥活性炭较改性前的比表面积提高了32%(达704.7 m.2g-1).硫酸铝溶液和硫酸铜溶液浸渍改性可以使污泥活性炭表面酸性基团含量提高、表面碱性基团含量减少;对苯乙烯的静态吸附容量提高到改性前的两倍以上(分别达211.4 mg.g-1和178.8 mg.g-1)、对苯乙烯的动态吸附穿透时间由2 min提高到10 min以上、脱附活化能由2.94 kJ.mol-1提高到6 kJ.mol-1以上.改性后活性污泥炭的吸附性能得到明显提高.     

颗粒活性炭催化臭氧氧化降解活性黑5

本文以深度处理后印染废水为配水模拟实际废水,对颗粒活性炭催化臭氧氧化降解活性黑5进行了研究.用低温N_2吸附-脱附等温线、SEM-EDS等对颗粒活性炭进行了表征,发现颗粒活性炭比表面积高达931 m~2·g~(-1).考察了颗粒活性炭吸附性能和催化臭氧活性,结果表明单独臭氧与颗粒活性炭催化臭氧脱色率在反应30 min内均高达100%.反应1h时,5 g·L~(-1)、10 g·L~(-1)颗粒活性炭催化臭氧TOC去除率分别为57%、74%,比单独臭氧高出33%和50%,颗粒活性炭具有良好的催化效果,能提高对污染物的矿化效果.颗粒活性炭促进了溶解性臭氧分解,重复使用6次后10 g·L~(-1)活性炭在反应时间为2 h时染料废水TOC去除率均能稳定在85%左右,多次利用后活性炭的催化活性没有明显降低.EPR检测表明,其主要机制为颗粒活性炭能够稳定地催化臭氧分子分解产生羟基自由基,实现污水中有机物的矿化.     

氧氟沙星和诺氟沙星在磷酸改性生物炭上的等温吸附行为

本研究考察了不同制备温度下(200℃、350℃、500℃、650℃),磷酸改性前后生物炭的理化性质,及其对氧氟沙星(OFL)和诺氟沙星(NOR)的等温吸附行为.采用N2物理吸附、扫描电镜、热重及元素分析等表征,对离子型抗生素在磷酸改性的生物炭上的等温吸附行为进行了研究.结果表明,随着制备温度的增加,改性生物炭的总孔体积不断增大,孔隙结构广泛形成,比表面积急剧增加.磷酸改性有助于提高生物炭的产率以及保留生物炭的极性官能团.OFL和NOR在改性生物炭上的吸附显著高于原始生物炭,且350℃下制备的改性生物炭具有最大吸附量,其吸附机制归因于吸附剂的大比表面积和孔隙填充作用.由于孔隙的利用率降低和炭的疏水性增强,OFL和NOR在更高温度改性生物炭上的吸附量逐渐降低.因此,在处理以上两种污染物时,350℃可作为磷酸改性生物炭的最佳裂解温度,且有利于减少能耗,节约资源.     

Nd-Er/ZnO-TiO_2光催化剂制备及对酸性品红的光催化降解效应

本研究采用溶胶凝胶法,以钛酸丁酯[Ti(OC_4H_9)_4]和六水合硝酸锌[Zn(NO_3)_2·6H_2O]为前躯体,六水合硝酸钕[Nd(NO_3)_3·6H_2O]与五水合硝酸铒[Er(NO_3)_3·5H_2O]为掺杂改性材料制备出稀土共掺杂的Nd-Er/ZnO-TiO_2光催化剂。以有机染料酸性品红为目标降解物,分别比较加入助催剂H_2O_2与未加助催剂H_2O_2在可见光下同Nd-Er/ZnO-TiO_2光催化剂一起对光催化活性的影响。降解实验表明,在可见光照射下,样品1%Nd-1%Er/5%ZnO-TiO_2具有较高的催化活性,其最佳煅烧时间和煅烧温度分别为2 h和550℃;H_2O_2在整个光催化反应体系中充当助催剂,与光催化剂产生协同效应,提高光催化降解酸性品红反应速度。本研究还利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)、红外光谱仪(ATI-IR)对所制得的光催化材料进行表征。结果表明经稀土共掺杂改性后的ZnO-TiO_2光催化剂不仅粒径更小,比表面积也更大。     

有机改性蒙脱石负载纳米零价铁去除水体新兴污染物双氯芬酸

双氯芬酸(DFC)作为一种典型的新兴污染物,进入环境中难以被生物降解和转化,给人类健康造成潜在危害.本研究采用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)改性的蒙脱石(Mt)负载自制的纳米零价铁(nZVI),得到有机改性蒙脱石负载纳米零价铁(H-Mt+nZVI)复合材料,用于去除水中的DFC.利用X射线衍射仪(XRD)、比表面积分析仪(BET)对复合材料进行了表征.结果表明,在XRD图谱中2θ=44.6°附近出现了对应于Fe~0的衍射峰,证明nZVI被成功负载于Mt上;在0.5 CEC、1 CEC、2 CEC改性的Mt比表面积由49.40 m~2·g~(-1)下降到20.86、21.27、26.06 m~2·g~(-1),且Mt的孔径由8.01 nm增大到10.93、11.60、12.40 nm,主要由于nZVI负载到Mt表面或层间,扩充了部分吸附孔洞.同时,采用批次吸附实验比较了Mt、nZVI和H-Mt+nZVI复合材料对DFC的去除效果,研究结果表明,Mt和nZVI对DFC的去除率均低于20%,复合材料对DFC的去除率明显增大,可达90%以上.复合材料对DFC的吸附等温曲线符合Langmuir和Freundlich等温模型,吸附动力学更满足准一级动力学模型.在采用1倍阳离子交换量改性蒙脱石负载纳米零价铁(1 CEC Mt+nZVI)吸附DFC时,饱和吸附量可达1922.78 mg·kg~(-1),吸附平衡时间为30 min.说明H-Mt+nZVI复合材料可应用于水体新兴污染物DFC的快速去除.     

H3PO4活化法制备互花米草活性炭

利用互花米草茎秆为原料,以H3PO4为活化剂,在不同的活化温度(400℃-700℃)和不同的浸渍比(0.5-3.0)条件下制备活性炭.以高纯氮(N2/77.4K)吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布,以VTIR、零点电荷pHPZC测定活性炭表面官能团的变化,并考察了活化温度及浸渍比对活性炭成品性能的影响.结果表明,...     

污泥基活性炭表面官能团对其催化臭氧氧化活性的影响

对比考察了污泥基活性炭(SCAC)与3种商品活性炭表面官能团的种类、含量及其催化臭氧氧化去除对氯苯甲酸(p-CBA)效能的差异.同时采用(NH4)2S2O8和NaOH分别对SCAC表面进行酸、碱改性处理,探讨SCAC表面官能团对其催化臭氧氧化活性的影响.结果表明,SCAC表面酸性和碱性官能团含量均高于3种商品活性炭;SCAC和商品炭的加入对臭氧氧化去除p-CBA的效果均起到了促进作用,其中SCAC催化臭氧氧化效果最为明显.反应1.0 min时,p-CBA的去除率由单独臭氧氧化时的26.1%提高到60.2%.经(NH4)2S2O8和NaOH处理后,两种改性SCAC对p-CBA的催化氧化去除效果差异明显,NaOH改性后的SCAC表面碱性官能团丰富,其催化臭氧氧化去除p-CBA的效果得到加强,而经过(NH4)2S2O8改性的SCAC催化效果则有所下降.活性炭催化臭氧氧化反应Rct值([·OH]/[O3])计算结果进一步证明,SCAC表面的碱性官能团是其催化臭氧反应的主要活性位点,可以促进臭氧分子向·OH的转化.     

秸秆-污泥复合基活性炭的制备及其对1,2,4-酸氧体的吸附特性

以污水处理厂剩余污泥与芦苇秸秆为原料,采用化学活化和高温热解的方法制备了秸秆-污泥复合基活性炭,研究了其各项性质及对1,2-重氮氧基萘-4-磺酸(1,2,4-酸氧体)的吸附性能.结果显示,当污泥与秸秆的质量比为4∶1时,经0.5 mol.L-1的KOH活化并且600℃高温炭化后,复合基活性炭的比表面积和含碳量分别为558.1 m.2g-1和58.9%,比污泥基活性炭提高了9.2%和4.6%,掺杂秸秆能有效提高污泥制备活性炭的比表面积和含碳量;扫描电镜观察显示,复合基活性炭表面呈多孔状.热分析研究发现复合基活性炭前躯体的高温热解过程主要伴随低温区域的脱水以及高温区域的造孔,其800℃热解时的烧失率为43%;N2吸附脱附曲线表明添加秸秆有利于增加活性炭微孔及中孔数量;在25℃下对酸氧体的吸附等温线结果显示,经秸秆掺杂的复合基活性炭其吸附性能明显提高,最大吸附量为56.4 mg.g-1,而同等条件下污泥基活性炭的最大吸附量仅为20.4 mg.g-1,表明复合基活性炭对该染料具有较好的吸附性能.从而本研究也为更好地实现污泥的资源化利用提供了一条有效途径.     

不同温度生物炭酸化前后的表面特性及镉溶液吸附能力比较

以稻秆为原料,在不同温度(300,400,500,600,700℃)条件下采用限氧控温炭化制备生物炭,用HCl和HF对其进行酸化处理,利用傅立叶变换红外光谱仪、比表面积和孔径测定仪现代分析手段对生物炭酸化前后的表面官能团、比表面积、孔径等特性进行比较,分析制备温度和生物炭表面特性之间的关系,探究制备所需生物炭的最佳温度条件。通过生物炭酸化处理和镉吸附实验结果,研究酸可溶矿物在生物炭吸附镉的贡献及制备温度对生物炭吸附镉能力的影响,为生物炭吸附水体中重金属镉提供科学依据。傅里叶红外分析表明,不同温度生物炭表面官能团存在一定的差异,主要表现为随制备温度升高,烷烃基缺失,甲基-CH3和亚甲基-CH2逐渐消失,形成了芳香环且芳香化程度增加。生物炭酸化后无机矿物Si O2吸收峰逐渐消失,官能团种类并没有发生变化,不同官能团随制备温度变化规律仍与酸化前生物炭一致。表面积及孔径分析结果表明,生物炭孔结构主要为中孔,随着热解温度的升高,比表面积和总孔容有所增大,在600℃达到最大;平均孔径随着制备温度升高而变小。生物炭酸化处理可以显著增大生物炭比表面积,总孔容也有所增加。生物炭酸化后充分去除了矿物质,孔隙结构未发生变化,孔结构仍为中孔,微孔表面积减小。镉吸附实验表明生物炭对镉具有较强的吸附能力,不同温度条件下镉吸附率均高于75%,且随温度升高而上升。生物炭经酸化处理后,镉吸附能力显著下降,这说明生物炭中的酸可溶矿物质在镉溶液的吸附过程中有重要作用。     

氧氟沙星在不同性质碳基吸附剂上的吸附动力学特征

本研究探讨用香蕉皮和玉米芯两类生物质制备的生物炭、多壁纳米碳管(CNTs)和活性炭(AC)对氧氟沙星(OFL)的吸附动力学过程.结果表明,吸附动力学过程符合双室一级动力学模型.OFL在两类生物炭上的吸附能力随炭化温度的升高而减弱,归因于生物质炭化程度的增大,芳香性增加,生物炭有机分配相减少.生物炭的O含量极大地影响了其与水分子之间形成水膜的能力,OFL穿透水膜在生物炭表面上的吸附过程成为控制OFL吸附快慢的关键环节.OFL在CNTs和AC的快室吸附比在生物炭上的先趋于平衡,这可能与CNTs和AC较为单一的表面性质有关.CNTs的慢室吸附比AC的慢室吸附需要更长时间达到平衡,主要原因是随着OFL分子在CNTs表面持续吸附,原先由于疏水性作用聚合在一起的CNTs逐渐分散开,暴露出更多的表面积,导致OFL持续的吸附,在动力学上表现为慢室吸附.此外,单位比表面积上CNTs对OFL的吸附量最高,表明如果能够使CNTs充分分散,大量暴露的表面可能使CNTs成为去除有机污染的高效吸附剂.     

微波辅助HNO3改性竹炭对Cu2+的吸附性能

以竹炭为原料,采用HNO3(NA)作为改性药剂,通过微波辅助加热的方法对竹炭进行改性;运用Boehm滴定、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱(EDAX)和红外光谱(FTIR)对改性竹炭进行了表征;考察了pH、时间、温度和离子强度等对改性竹炭吸附Cu2+的影响.研究结果表明,微波辅助硝酸改性使得竹炭表面的羧基、酚羟基、内酯基等酸性含氧官能团的数量有所增加;改性竹炭对Cu2+吸附更符合Langmuir等温方程,吸附为自发的吸热过程;吸附动力学符合准二级动力学方程;溶液离子强度增大不利于其对Cu2+的吸附.     

裂解温度对稻秆与稻壳制备生物炭表面官能团的影响

以稻秆和稻壳为原料,在不同温度下(300、400、500、600、700℃)采用热裂解法制备生物炭,利用比表面积及孔径分析仪测定各生物炭比表面积,以傅里叶红外光谱图(FTIR)和Boehm滴定法分别定性和定量分析不同生物炭表面官能团的种类和数量,分析不同温度对不同原材料制备生物炭的表面官能团种类和数量的影响.结果表明,中、低温裂解条件(300、400、500℃)下,同温度稻壳生物炭(RC-H)比表面积显著高于稻秆生物炭(RC-S);高温裂解(600、700℃)条件下,同温度RC-S比表面积则更大.随裂解温度升高,两种原材料制备的生物炭比表面积均呈显著增大的趋势,其中稻秆在600℃下制备的RC-S比表面积最大,稻壳在700℃下制备的RC-H比表面积最大.FTIR分析结果显示,同一温度下两种材料制备的生物炭特征吸收峰基本相同,且表面基团种类大致相同,但RC-S较RC-H表面官能团更丰富,在热解过程中均形成了芳香环结构,且芳香化程度随裂解温度升高而增加.不同裂解温度下两种材料的生物炭表面官能团变化规律相似,主要表现为烷烃基随裂解温度升高而缺失,甲基(—CH3)和亚甲基(—CH2)逐渐消失,而芳香族化合物增加,芳香化程度增强.Bohem滴定结果表明,各裂解温度下RC-S的表面官能团总量和碱性官能团数量均高于RC-H,而各裂解温度下RC-S的酸性官能团含量均小于RC-H.随裂解温度升高,两种材料制备生物炭的表面官能团变化规律相似,表现为表面官能团总量均减少,酸性官能团含量降低,碱性官能团含量增加.