酸性條件下微波改性活性碳纖維的制備及其對Pb(Ⅱ)的吸附研究.pdf

1、本論文采用微波輻照法對酸性條件下的活性碳纖維進行改性，并深入研究其改性工藝條件、吸附影響因素、吸附熱動力學(xué)及其機理，主要的研究內(nèi)容如下：
　?。?）探討活性炭纖維的改性工藝條件對Pb(II)的吸附性能的影響，并確定最優(yōu)改性工藝條件，實驗結(jié)果表明：在混酸比例為VHNO3：VH2SO4=1:3，微波功率=400W，微波時間=5min，微波溫度=75℃的工藝條件下改性效果最佳，在最佳改性工藝條件下制備所得吸附劑簡稱M-ACF，其與ACF

2、相比，在相同條件下對Pb(II)的吸附量和去除率明顯升高。同時采用SEM、XRD、FTIR、EDAX、等電點、Boehm等方法對ACF、M-ACF兩種吸附材料進行了表征，其中等電點、Boehm、FTIR、EDAX表征結(jié)果顯示：活性碳纖維在酸性條件下經(jīng)微波輻照改性后，表面帶負電的羧基、酯基以及醇羥基等酸性含氧官能團明顯增多，有利于對Pb(II)的吸附；通過比表面積結(jié)果分析可知，在混酸的強氧化和微波輻照作用造成活性碳纖維微孔孔壁的坍塌，導(dǎo)致

3、M-ACF的比表面積明顯小于ACF；SEM結(jié)果表明，活性碳纖維在酸性條件下經(jīng)微波改性后，發(fā)生了纖維長度被短切、表面粗糙化的形貌變化；XRD結(jié)果顯示，兩種纖維結(jié)晶度較差，經(jīng)改性后，其石墨化塊狀結(jié)構(gòu)未發(fā)生改變。
　?。?）考察了溶液 pH值、吸附時間、吸附劑投加量、Pb(II)的初始濃度、共存離子等吸附條件對改性前后的活性碳纖維吸附Pb(II)性能的影響。溶液pH值對兩種纖維吸附Pb(II)效果影響較大，當pH=6時，兩種纖維對Pb(

4、II)的吸附效果均最佳。綜合考慮成本和吸附效果，吸附劑的最佳投加量為0.2g/L。ACF、M-ACF對Pb(II)的吸附在80min、180min時可達到平衡。四種共存離子對Pb(II)去除率的影響順序依次為：Ca2+＞Mg2+＞K+＞Na+，且隨著共存離子濃度的增加，纖維對Pb(II)去除率在不斷降低。
　?。?）兩種纖維采用0.1mol/L的稀硝酸溶液均可獲得良好的再生效果，再生后的Pb(II)脫附率分別高達97.5％、92.

5、1%，對Pb(II)的去除率可至90.9%、34.7%。且再生五次后M-ACF的再生后去除率依舊在80%以上，而ACF則再生次數(shù)越多其再生后去除率越高。
　　（4）研究ACF、M-ACF對吸附除Pb(II)的動力學(xué)、熱力學(xué)特征及吸附機理。吸附劑 ACF、M-ACF對Pb(II)的吸附均符合準二級動力學(xué)模型以及 Langmuir吸附等溫方程。計算所得的吉布斯能變ΔG＜0，焓變ΔH＞0，且隨著反應(yīng)溫度的上升ΔG的絕對值變大，表明該反應(yīng)