加拿大一枝黃花活性炭制備及其Cd(Ⅱ)吸附性能的研究.pdf

1、加拿大一枝黃花是一種外來入侵植物，因其繁殖力強而迅速擴散蔓延，已嚴重威脅到我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、綠化及生態(tài)環(huán)境。在我國長三角地區(qū)受害程度尤為嚴重，其產(chǎn)量具有相當大的規(guī)模。加拿大一枝黃花的主要成分為纖維素和木質素，是一種優(yōu)良潛在的活性炭制備前軀體，將其作為活性炭生產(chǎn)的原料可降低制造活性炭成本，又能有效減少固體廢棄物，降低環(huán)境壓力。針對電加熱法升溫緩慢，活化時間長等缺陷，本論文以加拿大一枝黃花為原料，KOH為活化劑，分別采用微波活化法與電加熱法制備

2、活性炭，考察其吸附性能的差異，并應用生命周期評價方法對兩種加工過程進行能耗與碳排放方面的環(huán)境影響研究。
　　 在活性炭的制備過程中，通過對原料熱重分析，確定了碳化溫度為400℃，碳化時間選擇90min，活化階段使用微波加熱和電加熱兩種方式，分別確定了兩種加熱方式的最佳工藝條件。微波法最佳工藝條件為堿碳比2g/g、輻射時間6min及微波功率700W;最佳條件下制備的活性炭亞甲基藍吸附值、碘吸附值及活化產(chǎn)率分別為302.4mg/g，

3、1470.3mg/g及53.8％。電加法最佳工藝條件為堿碳比3g/g、活化溫度800℃及活化時間90min;最佳條件下制備的活性炭亞甲基藍吸附值、碘吸附值及活化得率分別為436.5mg/g、2153.6mg/g和46.9％。
　　 在77K下，用比表面積測定儀測定了活性炭的N2吸附-脫附等溫線，通過BET法計算其比表面積、孔容和孔徑，分析了H-K微孔分布和DFT全孔分布，兩種方法制備的活性炭與國藥相比，微波法活性炭(MWAC)具

4、有更多的微孔容量，電加熱法活性炭(ETAC)具有更大的比表面積。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射分析儀以及紅外光譜儀對兩種工藝最佳條件下制備的活性炭和國藥活性炭進行了表征，分析其表面形貌、微觀結構及表面化學官能團等。
　　 以最佳條件下制備的MWAC和國藥活性炭(GYAC)為吸附劑，處理模擬水溶液中的鎘離子，研究活性炭投加量、溶液初始濃度、溶液初始pH及吸附時間對活性炭吸附量的影響，分別采用Langmuir和Freund

5、lich吸附等溫線方程對實驗數(shù)據(jù)進行分析，結果表明Langmuir等溫線能較好地描述鎘離子在活性炭上的吸附平衡。應用準一級和準二級吸附動力學模型分析了實驗數(shù)據(jù)，結果表明準二級動力學模型能更好地描述吸附過程。
　　 論文探討了活性炭的循環(huán)使用。利用微波再生法進行活性炭的再生，研究微波功率、微波輻射時間及酸度對活性炭再生的影響，確定最佳工藝條件為微波功率700W、輻射時間5min及酸度pH為2，此時再生后的活性炭相對初始活性炭的吸附

6、量約為97％。
　　 最后，通過生命周期評價軟件GaBi4考察了兩種活性炭制備過程對能耗和碳排放等的影響，分析結果顯示微波法對環(huán)境的影響明顯優(yōu)于電加熱法，而電加熱法之所以對環(huán)境影響大，是因為在活化階段的電消耗及活化劑用量大。
　　 總之，本論文提出了加拿大一枝黃花資源化的新途徑，微波活化法制備活性炭工藝相對電加熱法可以提高活性炭制備的效率，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，制備的活性炭具有更多微孔結構，具有更大吸附量，將其用于處理