多孔碳復(fù)合材料的制備及吸附六價(jià)鉻的研究.pdf

1、活性炭能夠有效的吸附廢水中的重金屬Cr(Ⅵ)，但活性炭質(zhì)量較輕，且富集了Cr(Ⅵ)后的吸附劑如果處理不得當(dāng)，又會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。針對(duì)這一問(wèn)題，考慮將活性炭包覆在硅砂或玻璃纖維織物上，獲得多孔碳-硅砂/玻纖復(fù)合材料，其吸附Cr(Ⅵ)后便于回收并作為玻璃著色劑制備顏色玻璃。本論文利用TEM、XRD、SEM、XPS、FTIR和氮吸附等測(cè)試手段對(duì)樣品進(jìn)行了表征，并研究了反應(yīng)組分和實(shí)驗(yàn)條件對(duì)制備多孔碳材料結(jié)構(gòu)性能的影響以及吸附條件對(duì)多孔碳復(fù)合

2、材料吸附Cr(Ⅵ)的影響。
　　論文的主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.探討了不同比例含鉻活性炭添加量及加料方式對(duì)玻璃著色的影響，確定了活性炭吸附鉻離子用于玻璃著色的可行性。結(jié)果表明，隨著色劑添加量減小，玻璃由黑棕色逐漸變?yōu)榫G色;Cr的量相同時(shí)，活性炭本身對(duì)玻璃著色有調(diào)節(jié)作用;加料方式對(duì)玻璃著色影響不大。
　　2.以葡萄糖為碳源采用水熱反應(yīng)結(jié)合活化工藝制備多孔碳-硅砂復(fù)合材料(AC@sand)。研究表明:水熱反應(yīng)后硅砂

3、上包覆的焦炭量隨乙二胺的增加，先增加后減小;AC@sand的比表面積隨著SDS量的增加而增大，這是由于SDS既作為軟模板劑又可增加包覆在硅砂上的碳量;比表面積隨著KOH用量的增加先增加后減小再增加，由于KOH在高溫下與碳包覆層和硅砂均可發(fā)生反應(yīng);比表面積隨活化溫度升高先增加后減小;潮解時(shí)間從第1天到第7天，比表面積顯著增加，進(jìn)一步延長(zhǎng)潮解時(shí)間比表面積增加較少。合成AC@sand的最佳實(shí)驗(yàn)配比:乙二胺用量為0.5mL，SDS用量為0.2g

4、，活化劑KOH用量為0.1g，活化溫度為700℃，潮解時(shí)間為7天。制備的AC@sand比表面積高達(dá)59 m2/g，是原始硅砂的80倍。
　　AC@sand吸附Cr(Ⅵ)離子的最佳條件:AC@sand為1g，pH值為2，Cr(Ⅵ)離子濃度為20mg/L，吸附時(shí)間為2h，溫度為75℃。在此條件下，Cr(Ⅵ)的去除率為100％，其中被吸附的Cr占76.91％，其余Cr(Ⅵ)則被還原后留在溶液中。單位AC@sand對(duì)Cr離子的吸附量為1.

5、5382mg/g。AC@sand對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附符合Freunedlich吸附模型和二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。
　　3.采用PVP做碳源、KOH做活化劑制備多孔碳-玻纖復(fù)合材料(AC@GFF)。研究表明:樣品比表面積隨PVP用量、活化劑KOH用量和活化溫度的增加均增大。PVP既是碳源又是粘結(jié)劑;KOH既是活化劑又可增加PVP的粘性，協(xié)助更多的PVP附著在玻纖表面。合成AC@GFF的最佳實(shí)驗(yàn)配比:PVP用量為5g，活化劑KOH用量為0.8g

6、，活化溫度為700℃。制備的AC@GFF比表面積高達(dá)248 m2/g，是玻璃纖維織物的248倍。
　　AC@GFF吸附Cr(Ⅵ)離子的最佳條件:AC@GFF為0.2g，pH值為2，Cr(Ⅵ)離子濃度為50mg/L，時(shí)間為2h，溫度為45℃。在此條件下，Cr(Ⅵ)去除率為96.54％，其中被吸附的Cr占90.47％，其余Cr(Ⅵ)則被還原后留在溶液中。單位AC@sand對(duì)Cr離子的吸附量為22.6170mg/g。AC@GFF對(duì)Cr(