竹材加工剩余物制備竹活性炭及其吸附性能的研究.pdf

1、環(huán)境污染與資源短缺是社會(huì)發(fā)展所面臨的兩大問(wèn)題,廢棄物資源化既能減少環(huán)境污染,又能節(jié)約資源。竹材是一類重要的生物質(zhì)資源,在竹材加工的過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的竹材剩余物,將這些竹材剩余物制備成竹炭和竹活性炭當(dāng)作吸附材料后能充分發(fā)揮其豐富纖維與多孔的生物質(zhì)結(jié)構(gòu)特性,在處理中環(huán)境污染中,具有很高的利用價(jià)值。
　　 本論文中將竹材加工剩余物按竹枝、竹節(jié)和竹篼3個(gè)部位收集,將每個(gè)部位燒制竹炭,再將制備好的竹炭按一定的活化劑與竹炭質(zhì)量比分別加入堿

2、式活化劑與酸式活化劑進(jìn)行活化,制備成兩種性質(zhì)的竹活性炭,然后對(duì)苯酚、亞甲基藍(lán)、酸性品紅和Pb2+這幾種不同性質(zhì)的環(huán)境污染物質(zhì)進(jìn)行吸附性能的測(cè)試。研究了時(shí)間、溫度和溶液濃度來(lái)對(duì)各部位竹炭活化前后吸附上述污染物質(zhì)性能的影響,最后對(duì)竹炭與竹活性炭進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征,了解其內(nèi)部機(jī)理。研究結(jié)果表明:
　　 (1)竹篼部位制備的竹炭對(duì)苯酚、亞甲基藍(lán)、酸性品紅和Pb2+的吸附效果在3種不同部位的竹炭中是最好的。竹炭堿式活化時(shí),KOH與竹炭質(zhì)量比為

3、0.8:1時(shí),竹活性炭吸附效果最好；竹炭酸式活化時(shí),H3PO4與竹炭質(zhì)量比為0.6:1時(shí),竹活性炭吸附效果最好。在最佳活化工藝的條件下,竹篼活性炭是3種不同部位竹活性炭中吸附性能最好的。
　　 (2)采用最佳活化工藝制備的竹篼活性炭對(duì)污染物進(jìn)行吸附測(cè)試中,竹活性炭對(duì)苯酚的最佳吸附時(shí)間在30～40min,最佳吸附溫度在30℃左右,堿式竹活性炭最大吸附量96.62mg/g,酸式竹活性炭最大吸附量92.6mg/g。對(duì)亞甲基藍(lán)的最佳吸附

4、時(shí)間在120～130min,最佳吸附溫度在30～40℃,堿式竹活性炭最大吸附量266.4mg/g,酸式竹活性炭最大吸附量272.3mg/g。對(duì)酸性品紅的最佳吸附時(shí)間在150min左右,最佳吸附溫度在40℃左右,堿式竹活性炭最大吸附量290.5mg/g,酸式竹活性炭最大吸附量277.1mg/g。對(duì)Pb2+的最佳吸附時(shí)間在180～200min左右,最佳吸附溫度在10℃左右,堿式竹活性炭最大吸附量82.03mg/g,酸式竹活性炭最大吸附量91

5、.1mg/g。
　　 (3)通過(guò)結(jié)構(gòu)表征解析了竹炭和竹活性炭的吸附機(jī)理。通過(guò)SEM掃描和孔隙度分析,竹炭和竹活性炭具有較大的孔隙,未活化的竹篼炭孔隙度為0.740,堿式竹篼活性炭的孔隙度為0.790,酸式竹篼活性炭則為0.755,活化后孔隙度增加。竹炭高溫活化后,表面基團(tuán)有一定的改變,酸法活化的竹活性炭的酸性基團(tuán)增加,對(duì)堿性污染物和重金屬離子的吸附效果更好,堿法活化的竹活性炭的堿性基團(tuán)增加,適合處理酸性污染物。本實(shí)驗(yàn)制備的竹活性

6、炭的孔徑大小平均在20(A)左右。竹篼炭的比表面積為110.3536m2/g,經(jīng)堿式活化法活化后比表面增加到475.6645m2/g,酸式活化法活化后增加到462.0694 m2/g,比表面積比未活化前增大了4倍；竹活性炭的總孔容也比竹炭增大了很多,竹篼炭為0.09047cm3/g,堿式活性炭為0.260533cm3/g,酸式活性炭為0.235291cm3/g。竹炭活化后,由于比表面積和總孔容大大增加,從而使竹活性炭吸附性能增強(qiáng)。竹活性