竹屑活化制備竹活性炭及其吸附機(jī)理研究.pdf

1、資源短缺和環(huán)境污染是社會在發(fā)展過程中人類所面臨的兩大難題。將廢棄物資源化,不儀能節(jié)約資源,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,而且能創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。中國竹材資源豐富,但是竹材利用率不高。利用竹材加工剩余竹屑來研究開發(fā)新型竹材產(chǎn)品,不儀能變廢為寶,提高經(jīng)濟(jì)效益,同時也是緩解我國木材資源短缺的有效途徑。
　　 本文的主要研究內(nèi)容是利用竹材加工剩余竹屑來制備竹活性炭,同時對竹活性炭的吸附性能進(jìn)行了測試。以亞甲基藍(lán)的吸附量為依據(jù),利用正交實驗得出了磷酸活

2、化和氫氧化鉀活化制備竹活性炭的最佳工藝條件；為了探討竹活性炭對中等分子有機(jī)物質(zhì)的吸附性能,本文以維生素B12的吸附量為依據(jù),同樣利用正交實驗得出了磷酸活化和氫氧化鉀活化制備吸附中等分子有機(jī)物質(zhì)用的竹活性炭的最佳工藝條件；最后對竹活性炭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,研究結(jié)果表明:
　　 (1)以亞甲基藍(lán)的吸附量為依據(jù),在竹粉質(zhì)量與磷酸溶液體積比為1:8的條件下,磷酸活化制備竹活性炭的最佳工藝條件是:浸泡所用磷酸溶液的濃度為6.0mol/L,浸

3、泡時間為12h,炭化溫度為700℃,炭化時間為1.5h；在竹粉質(zhì)量與氫氧化鉀溶液體積比為1:8的條件下,氫氧化鉀活化制備竹活性炭的最佳工藝條件是:浸泡所用氫氧化鉀溶液的濃度為1.5mol/L,浸泡時間為48h,炭化溫度為700℃,炭化時間為1.5h。
　　 (2)以維生素B12的吸附量為依據(jù),磷酸活化制備竹活性炭和氫氧化鉀活化制備竹活性炭的最佳工藝條件與以亞甲基藍(lán)的吸附量為依據(jù)所制備的竹活性炭的工藝條件一致。
　　 (3

4、)酸法竹活性炭和堿法竹活性炭吸附亞甲基藍(lán)的最佳時間為2h,木質(zhì)活性炭為2.5h；酸法竹活性炭、堿法竹活性炭和木質(zhì)活性炭都是在pH值為8的弱堿性區(qū)域?qū)喖谆{(lán)的吸附效果最好；由langmuir等溫線公式可知酸法竹活性炭、堿法竹活性炭、木質(zhì)活性炭對亞甲基藍(lán)的最大吸附量分別為625.00mg/g、555.56 mg/g、500.00mg/g。
　　 (4)堿法竹活性炭對酸性品紅的最佳吸附時間為2h,酸法竹活性炭和木質(zhì)活性炭的最佳吸附時

5、間為2.5h；酸法竹活性炭、堿法竹活性炭和木質(zhì)活性炭都是在pH值為6時對酸性品紅的吸附效果最好；由langmuir等溫線公式可知酸法竹活性炭、堿法竹活性炭、木質(zhì)活性炭對酸性品紅的最大吸附量分別為434.78mg/g、416.67 mg/g、588.23mg/g。
　　 (5)堿法竹活性炭、酸法竹活性炭和木質(zhì)活性炭對鎘離子的吸附需7h才能達(dá)到吸附平衡；酸法竹活性炭、堿法竹活性炭和木質(zhì)活性炭對鎘離子的吸附在pH為6時效果最好；由la

6、ngmuir等溫線公式可知酸法竹活性炭、堿法竹活性炭、木質(zhì)活性炭對鎘離子的最大吸附量分別為89.29mg/g、86.21mg/g、99.01mg/g。
　　 (6)酸法竹活性炭對維生素B12的最佳吸附時間為2h,堿法竹活性炭為2.5h,木質(zhì)活性炭為3.5h；在pH值為4～5的范圍內(nèi),酸法竹活性炭、堿法竹活性炭和木質(zhì)活性炭對維生素B12的吸附效果最好；由langmuir等溫線公式可知酸法竹活性炭、堿法竹活性炭、木質(zhì)活性炭對維生素B

7、12的最大吸附量分別為37.74mg/g、158.73 mg/g、303.03mg/g。
　　 (7)木質(zhì)活性炭的碘吸附值較高,達(dá)到758 mg/g,酸法竹活性炭和堿法竹活性炭的碘吸附值分別為673 mg/g和695 mg/g。
　　 (8)酸法竹活性炭表面的含氧基團(tuán)比堿法竹活性炭表面的含氧基團(tuán)稍多,而非極性基團(tuán)則比堿法竹活性炭表面略少。木質(zhì)活性炭的表面基團(tuán)存在較多的含氧基團(tuán),極性較強(qiáng),對極性有機(jī)物及重金屬離子有較強(qiáng)的吸

8、附性能。
　　 (9)木質(zhì)活性炭的比表面積達(dá)到1289.6520m2/g,酸法竹活性炭的比表面積為1189.4132m2/g,堿法竹活性炭的比表面積為940.0803m2/g；木質(zhì)活性炭的孔容達(dá)到1.054477cm3/g,酸法竹活性炭和堿法竹活性炭的孔容分別為0.752351cm3/g和0.550500cm3/g；木質(zhì)活性炭的平均孔徑為32.7058(A),以中孔為主。酸法竹活性炭的平均孔徑為25.3016(A),微孔較多。堿