甘蔗纖維質(zhì)基活性炭的制備及其吸附性能的研究.pdf

1、生物質(zhì)是地球上含量非常豐富、低成本、清潔并且可再生的資源，在資源和環(huán)境問題日益嚴(yán)重的今天，開發(fā)和利用生物質(zhì)資源具有重大的戰(zhàn)略意義。甘蔗渣是中國制糖加工業(yè)的副產(chǎn)品，在廣東廣西兩省資源豐富，但利用率很低，大部分直接作為燃料利用。甘蔗渣具有優(yōu)良的天然結(jié)構(gòu)，其含碳量可以達(dá)到53％，是制備活性炭的適宜原料，將甘蔗渣這種廢棄的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成活性炭，是一種符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念的農(nóng)林固廢處理方式。本論文從農(nóng)副產(chǎn)品甘蔗渣的資源化出發(fā)，研究其制備活性炭對重金屬離

2、子的吸附的再利用價值，以望能達(dá)到應(yīng)用于工業(yè)廢水去除重金屬的處理的目標(biāo)。 本研究以甘蔗渣為原料、氯化鋅（ZnCl2）為活化劑，采用連續(xù)升溫化學(xué)活化法制備甘蔗纖維質(zhì)基活性炭（BAC），系統(tǒng)考察了ZnCl2濃度、炭化溫度及炭化時間、活化溫度及活化時間等條件對BAC對亞甲基藍(lán)、碘吸附性能以及BAC得率的影響。該法的最佳制備條件為：ZnCl2濃度20％，炭化溫度350℃，炭化時間180min，活化溫度650℃，活化時間80min；在該條件

3、下制備的BAC的亞甲基藍(lán)吸附值、碘值與得率分別為297．5mg/g、1023mg/g、28．2％。 對BAC采用比表面積和微孔分布測定儀，在77K下測定BAC的N2吸附．脫附等溫線，通過BET方程、MP法和BJH法計算其比表面積、微孔體積和孔徑分布；并采用傅里葉變換紅外轉(zhuǎn)換光譜（FTIR）、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）等多種方法對其化學(xué)結(jié)構(gòu)、微晶結(jié)構(gòu)及形貌特征進(jìn)行表征、分析。分析BAC的N2吸附—脫附等溫線，結(jié)果表明

4、：BAC的N2吸附—脫附等溫線屬于Ⅱ型等溫線，與商品活性炭相比該活性炭除了微孔，還有比較發(fā)達(dá)的中孔孔隙結(jié)構(gòu)，孔徑分布較寬，主要分布在10nm以內(nèi)：BAC的BET比表面積875．8㎡/g，其中微孔面積占4/5，中孔占1/5；孔容積為0．3867cm3/g，其中微孔孔容占3/10，中孔占6/10；平均孔徑ADP為2．6nm。經(jīng)XRD分析，BAC在21=23～24°附近有對稱峰，表明其主要由無定型碳與少量石墨微晶組成。掃描電鏡可以看到BAC整

5、體呈現(xiàn)多孔性的骨架結(jié)構(gòu)，孔道中有豐富的細(xì)孔分布。 通過BAC對Cr（Ⅵ）、Pb（Ⅱ）與Cu（Ⅱ）三種重金屬的吸附來檢驗BAC的吸附性能。實驗表明：pH值、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間與離子初始濃度都是控制BAC吸附重金屬過程的影響因素。1、當(dāng)常溫下（25～35℃），pH=2，Cr（Ⅵ）濃度為100mg/L，吸附時間10h，BAC投放量為3g/L時，BAC對含Cr（Ⅵ）廢水處理能力最強(qiáng)；2、當(dāng)常溫下（25～35℃），pH=6．5，Pb（Ⅱ）

6、濃度為250mg/L，吸附時間2h，BAC投放量為1．6g/L時，BAC對含Pb（Ⅱ）廢水處理能力最強(qiáng)；3、在常溫下（25～35℃），pH=7，Cu（Ⅱ）濃度為100mg/L，吸附時間8h，BAC投放量為1．5g/L時，BAC對含Cu（Ⅱ）廢水處理能力最強(qiáng)。BAC對三種重金屬的吸附動力學(xué)符合Lagergren動力學(xué)模型擬二級反應(yīng)動力學(xué)。BAC在25～45℃下對三種重金屬的吸附都比較符合Langmuir單分子層等溫吸附模型，屬于物理吸附。