利用啤酒廢酵母制備活性炭及其吸附催化性能研究.pdf

1、活性炭(AC, Activated Carbon)具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，吸附容量大，能有效地去除環(huán)境中的污染物質(zhì)，是一種優(yōu)良的吸附劑，啤酒酵母屬于真菌類，含有豐富的炭元素，是制備活性炭的可選廉價(jià)原料。以廢啤酒酵母為原料，制備粉末活性炭(PAC, Powder Activated Carbon）、顆?；钚蕴?GAC, Granular Activated Carbon)和載錳活性炭(Mn/PAC, Powder Activa

2、ted Carbon supported Manganese)，以亞甲基藍(lán)（MB, Methylene Blue）溶液模擬染料廢水，甲苯模擬揮發(fā)性有機(jī)氣體(VOCs, Volatile Organic Compounds)，考察這三種活性炭吸附與催化降解性能。
　　 一步活化法制備PAC是采用NaOH溶液預(yù)先浸漬廢啤酒酵母，而后高溫活化制備而得，考察活化時(shí)間、活化溫度、廢啤酒酵母與NaOH的質(zhì)量比對(duì)PAC吸附性能的影響，通過正交

3、實(shí)驗(yàn)得到PAC的最佳制備方法，即廢啤酒酵母與NaOH的質(zhì)量比為10：2，活化時(shí)間為4h，活化溫度為550℃，最佳條件下制備的PAC的比表面積為670m2/g，孔容積為0.387ml/g，平均孔徑為2.3nm，由PAC的紅外吸收光譜圖分析可知，PAC表面存在著-NH2、-OH、C=O等官能團(tuán)，XRD分析可知PAC主要由無定形炭構(gòu)成，PAC對(duì)MB的最大吸附量為392.0±22.1mg/g。以水玻璃作為粘結(jié)劑，以最佳活化條件下制備的PAC為原

4、料制備GAC，取2mm粒徑的GAC對(duì)MB進(jìn)行吸附，GAC對(duì)MB的最大吸附量為65.47±4.542mg/g。
　　 以甲苯模擬VOCs，考察PAC與GAC對(duì)甲苯的吸附，PAC對(duì)甲苯的吸附效果要強(qiáng)于GAC，PAC與GAC對(duì)甲苯的吸附可以在2h內(nèi)達(dá)到平衡，PAC對(duì)甲苯的最大吸附量為76.37±7.98mg/g，GAC對(duì)甲苯的最大吸附量為41.20±1.62mg/g。通過PAC與GAC對(duì)苯與甲苯的競(jìng)爭(zhēng)吸附可以發(fā)現(xiàn)PAC與GAC對(duì)甲苯的

5、吸附要優(yōu)于對(duì)苯的吸附。
　　 載錳活性炭(Mn/PAC)的制備是廢啤酒酵母先吸附Mn2+，而后經(jīng)NaOH浸漬，高溫活化制備而得。Mn/PAC的比表面積低于PAC，由XRD與XPS分析可知Mn/PAC上負(fù)載的化合物是MnO2，考察Mn/PAC的吸附與催化性能，Mn/PAC的吸附性能差于PAC，將PAC與Mn/PAC應(yīng)用在高級(jí)氧化處理MB中，可以發(fā)現(xiàn)加入Mn/PAC可以明顯提高M(jìn)B的降解效率，催化臭氧氧化降解MB的效果高于單獨(dú)臭氧氧