生物質(zhì)基活性炭吸附染料及噻吩硫性能研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)和城市化水平的高速發(fā)展，染料廢水與燃油燃燒導(dǎo)致的污染問題呈現(xiàn)日益嚴(yán)重的趨勢。由于具有發(fā)達(dá)孔隙率、高比表面積及表面特殊的化學(xué)性質(zhì)，“環(huán)保衛(wèi)士”活性炭被廣泛應(yīng)用在液相吸附分離領(lǐng)域。以農(nóng)林廢物為原料制備活性炭是生物質(zhì)能清潔轉(zhuǎn)化利用技術(shù)研究的熱點之一，具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文主要從以下幾個方面展開對生物質(zhì)基活性炭制備、吸附與分離性能的研究。
　　1.以廢棄的香榧種皮為原料，運用氯化鋅化學(xué)活化法制備香榧種皮基活性炭。利用N2吸

2、附等溫線、XRD、SEM、FT-IR等手段對所制備活性炭的孔結(jié)構(gòu)、形貌、表面含氧官能團(tuán)等進(jìn)行了表征?？疾炝祟A(yù)處理、炭化和活化工藝條等對香榧種皮基活性炭的碘吸附值及比表面積的影響。結(jié)果表明，在預(yù)處理溫度120℃、預(yù)處理時間12h、炭化溫度400℃、炭化時間2h、活化溫度500℃、活化時間2h、升溫速率7℃·min-1、添加劑ZnCl2與香榧種皮炭化樣品的質(zhì)量比為5∶1的適宜條件下，可制備出孔容1.06mL·g-1、BET比表面積974.8

3、5m2·g-1、孔徑集中在1.60～3.10nm、亞甲基藍(lán)吸附值280.50mg·g-1和碘吸附值402.42mg·g-1的活性炭。
　　2.以廢棄的佛手渣為原料，經(jīng)過原料預(yù)處理、炭化、KOH浸漬和活化制備了佛手渣基活性炭。研究了佛手渣基活性炭脫除廢水中陰離子染料甲基橙和陽離子染料亞甲基藍(lán)的性能。實驗考察了染料初始濃度、吸附劑用量、吸附時間、溶液pH值和溫度對樣品吸附容量的影響。結(jié)果表明，佛手渣基活性炭對甲基橙和亞甲基藍(lán)的飽和吸附

4、容量分別為581.40和934.58mg/g，高于其它類型的活性炭。運用準(zhǔn)一級動力學(xué)、準(zhǔn)二級動力學(xué)和顆粒內(nèi)擴(kuò)散三種動力學(xué)模型描述了此吸附過程。兩種染料的吸附動力學(xué)過程滿足準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。Langmuir等溫吸附模型可以較好的描述佛手渣基活性炭對兩種染料分子的吸附行為。熱力學(xué)參數(shù)表明，甲基橙和亞甲基藍(lán)的吸附是自發(fā)吸熱吸附過程。
　　3.運用表面氧化法用過氧乙酸對佛手渣基活性炭進(jìn)行表面改性，對改性后的活性炭進(jìn)行了N2吸附、FT-IR

5、和酸堿滴定等表征，并將其用于吸附燃油中噻吩硫化物評價中。結(jié)果表明，通過在25℃過氧乙酸處理18小時后，改性后樣品的孔容、比表面積和表面含氧官能團(tuán)(C=O，C-OH和COOH)的密度分別從0.55mL/g，1874m2/g和mmol/g提高到1.73mL/g，2736m2/g和2.23mmol/g。紅外光譜和酸堿滴定的結(jié)果表明，噻吩與活性炭表面的羰基官能團(tuán)發(fā)生反應(yīng)生成了羥基化合物。靜態(tài)吸附實驗結(jié)果表明，在30℃、攪拌速度250rpm/mi

6、n、劑油比1/20、反應(yīng)時間30min的條件下，改性后的佛手渣基活性炭具有最強(qiáng)的噻吩捕捉能力。Langmuir等溫吸附模型可以較好的描述此吸附平衡過程。氧化處理后樣品的硫飽和吸附容(43.12mg/g)高于很多報道過的炭質(zhì)材料。吸附飽和的吸附劑可以通過乙醇溶液洗脫的方式進(jìn)行再生，再生后的脫硫容量幾乎可達(dá)到100％。
　　本論文的工作表明廢棄的香榧種皮和佛手渣可以制備優(yōu)質(zhì)活性炭。兩種生物質(zhì)基活性炭在染料廢水凈化與燃油深度脫硫領(lǐng)域具有