多孔木素/醋酸纤维素基微纳米碳纤维的制备及功能化应用

采用静电纺丝的方法,通过调整木素与醋酸纤维素的质量比来制备具有多孔结构的前驱体纤维,然后经预氧化和碳化得到具有不同孔隙结构的木素/醋酸纤维素基微纳米碳纤维,并对制备所得的碳纤维进行傅里叶变换红外光谱、热重分析、场发射扫描电子显微镜、氮气吸附脱附以及亚甲基蓝吸附等表征。结果表明,木素与醋酸纤维素纺丝混合性良好,混纺之后前驱体纤维热稳定性与玻璃化转变温度均优于醋酸纤维素;当醋酸纤维素与木素质量比为8:2时,制备的多孔微纳米碳纤维直径较细,孔洞分布均匀,比表面积最大为173.42 m~2/g,水接触角最大为129.3°,亚甲基蓝吸附量最优,吸附量达到49.30 mg/g,且循环使用7次之后其亚甲基蓝吸附量仍能达到初次使用的95%以上。     

榴莲壳和龙眼壳活性炭的制备、表征及其吸附性能研究

本文以废弃榴莲壳、龙眼壳为原料,采用KOH化学活化法制备了榴莲壳、龙眼壳生物质活性炭,并探究了其对水中亚甲基蓝的吸附性能。采用比表面积测试(BET)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、电子扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)对制备的榴莲壳、龙眼壳生物质活性炭进行了表征,并重点研究了活性炭添加量、亚甲基蓝溶液初始浓度、反应时间、温度和pH对其吸附亚甲基蓝(MB)的影响。结果表明：200 mg/L MB水溶液在最佳反应条件(炭投入量为30 mg、pH8.0、120 min)下,榴莲壳(龙眼壳)活性炭最大吸附量为363 mg/g;榴莲壳和龙眼壳活性炭的比表面积分别为999.63 m²/g和1377.95 m²/g,平均孔径分别为2.13 nm和2.20 nm,另外榴莲壳、龙眼壳活性炭表面均有大量孔洞且具有一定的层状结构,这些孔洞的存在为活性炭吸附提供了丰富的吸附位点,与市售商用活性炭相比,具有更加密集的孔状结构,并且对亚甲基蓝的吸附能力更强。     

木质素/Fenton污泥基磁性活性炭对亚甲基蓝和苯酚吸附特性的研究

以桉木硫酸盐法蒸煮黑液木质素和Fenton污泥为原料,氢氧化钾为活化剂,采用一步法制备磁性活性炭(MAC),利用比表面积及孔径分析仪(BET)、振动样品磁强计(VSM)和X射线衍射仪(XRD)对MAC的物相结构进行表征,评价了MAC对亚甲基蓝和苯酚的吸附性能。结果表明,所制备的MAC具有较大的比表面积和良好的磁分离性能,其BET比表面积为1079 m~2/g,饱和磁化强度为5. 79 emu/g,XRD分析发现磁性来源于Fe_3O_4或γ-Fe_2O_3;当MAC用量为0. 5 g/L,亚甲基蓝和苯酚的初始浓度分别为300 mg/L和200 mg/L时,MAC对亚甲基蓝和苯酚的平衡吸附量分别达到了288 mg/g和98 mg/g;MAC对亚甲基蓝和苯酚的吸附动力学特性均符合准二级动力学方程;Freundlich模型能更好地描述MAC对亚甲基蓝的等温吸附过程,而Langmuir模型在描述MAC对苯酚的等温吸附过程更佳;MAC经过5次再生仍能达到原平衡吸附量的90%以上。     

高邻位酚醛基纳米活性碳纤维制备及其吸附性能

为提高酚醛基纳米活性碳纤维的吸附性能,首先采用乙酸锌、硫酸双催化合成高邻位酚醛树脂,然后配制酚醛/聚乙烯醇缩丁醛(PVB)混合溶液,采用静电纺丝、固化、炭化和活化工艺制备得到柔性高邻位酚醛基纳米活性碳纤维,借助傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、热重分析仪、比表面积及孔径分析仪对其结构和性能进行测试与分析。结果表明:静电纺丝制备的酚醛初生纤维在溶液固化后,酚环对位取代增加,纤维内发生了分子间交联,但PVB有一定的醇解,使酚醛纤维在炭化过程中低温稳定性下降,而高温残碳率升高,炭化后制备得到多孔碳纤维;活化后得到的高邻位酚醛基纳米活性碳纤维比表面积为1 409 m²/g,其对亚甲基蓝及碘的吸附量分别达到837和2 641 mg/g。     

核桃壳活性炭对靛蓝的吸附

以核桃壳为原料,采用磷酸活化法制备核桃壳活性炭,表征活性炭对亚甲基蓝的吸附值、孔结构和表面形貌,考察吸附剂用量、吸附时间和pH对吸附效果的影响,并对吸附机理进行分析.结果表明,AC2颗粒大小不一,表面光滑,亚甲基蓝吸附值、比表面积和孔体积分别为16 mL/0.1 g、1127.8 m2/g、1.077 cm3/g.在酸...     

玉米芯生物炭对水中活性艳蓝的吸附特性

以玉米芯为原料制备生物炭,采用SEM及比表面积分析仪对其表面形貌及孔结构进行了表征,通过批次吸附试验,研究其对水中活性艳蓝的吸附行为。结果表明:玉米芯生物炭对活性艳蓝的吸附在120 min达到平衡,吸附过程符合准二级动力学方程;Langmuir吸附模型能够很好的模拟吸附等温线,最大饱和吸附量为80.01 mg/g。吸附热力学结果显示:玉米芯生物炭对活性艳蓝的吸附是自发的,升高温度有利于吸附。     

有机化合物的负载型Au/TiO_2纳米光催化降解

以天然牛角瓜纤维的碳化中空纤维(CF)为载体,通过高温水热法,以钛酸四丁酯为钛源,成功将TiO_2负载在碳纤维上,制备出光催化剂TiO_2/CF;并通过化学还原法,在TiO_2表面进一步负载纳米Au粒子,得到高效光催化剂Au/TiO_2/CF。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)对光催化剂负载前后的形貌进行观察比较,同时利用紫外可见漫反射光谱对光催化剂进行光谱表征。研究发现,在TiO_2/CF表面负载纳米Au粒子后,其禁带宽度值变小,由2.78 eV变为2.65 eV;通过对亚甲基蓝、罗丹明B、左氧氟沙星、阿昔洛韦四种目标污染物的光催化降解,发现纳米Au粒子的负载可显著提高Au/TiO_2/CF的光催化活性。     

改性废旧棉对阴离子染料废液的循环吸附性能

针对纺织行业中废旧棉及印染废水带来的环境问题,采用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵对废旧棉进行改性,并用于阴离子染料废液的吸附,重点考察了改性废旧棉对活性蓝19和酸性蓝260的吸附行为及循环吸附/脱附性能。结果表明:改性废旧棉对活性蓝19染料的吸附量高达260.72 mg/g,对酸性蓝260染料的吸附量达235.41 mg/g;对活性蓝19染料和酸性蓝260染料的4次循环吸附/脱附总量分别为535.32 mg/g和283.75 mg/g,表明改性废旧棉具有一定的重复利用性,且对活性染料的循环吸附效果优于酸性染料。     

果糖基碳微球的制备及其吸附性能研究

以果糖为碳前驱体、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（Pluronic P123）为模板剂,采用软模板水热碳化法制备果糖碳微球。利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）对其形貌进行表征,探究果糖碳微球最佳制备条件,并对其吸附亚甲基蓝的性能及影响因素进行了研究。结果表明,水热碳化时间为6 h时,果糖碳微球尺寸分布均匀,表面光滑。在最佳吸附条件下,果糖碳微球对亚甲基蓝的吸附量可达91.43 mg/g,经5次吸附循环后其吸附量仍为初始吸附量的76.9%,具有良好的循环使用性能;其吸附过程符合准二级吸附动力学,Langmuir等温吸附模型对其吸附过程的拟合更准确,表明亚甲基蓝以单分子层方式吸附于果糖碳微球表面,亚甲基蓝各分子间无相互作用。     

香蕉叶活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

以香蕉叶废渣为原料,利用KOH活化制备香蕉叶活性炭(BLAC)以吸附废水中的亚甲基蓝。采用SEM、BET、XRD对BLAC进行表征。结果表明,BLAC的BET比表面积达1257.852 m2/g,总孔体积达0.718 m3/g。BLAC用于模拟亚甲基蓝废水的吸附研究表明,303 K时BLAC对亚甲基蓝的最大吸附量为578.03 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型,且等温吸附曲线可用Langmuir模型关联,说明BLAC对亚甲基蓝的吸附为化学吸附且单分子层吸附占主导地位。     

黄麻基活性炭纤维的制备及其吸附性能

以黄麻纤维为原料,采用磷酸为活化剂制备出一系列不同的黄麻基活性炭纤维。采用正交试验法研究影响活性炭纤维得率和吸附性能的主要因素(活化剂浓度、活化温度、活化时间),确立最佳制备工艺,即在磷酸浓度为4 mol/L,活化温度为450℃,活化时间为1 h的条件下,所制得的黄麻基活性炭纤维得率为43.67%,碘吸附值为1 221.13 mg/g,亚甲基蓝吸附值为360.14 mg/g。同时用扫描电镜观察黄麻基活性炭纤维的微观形貌。     

废旧织物制备活性炭对亚甲基蓝的吸附动力学

为研究以废旧织物为原料制备活性炭对亚甲基蓝的吸附性能及其吸附机制,以日常生活中废旧棉织物、黄麻织物和棉/亚麻混纺织物为原料,通过氮气将水蒸气送入高温管式炉进行活化制备活性炭材料,工艺条件为：活化温度７50 ℃,活化时间50 min,水蒸气载体流速240 L/h。通过分析活性炭的氮气吸附等温线,并利用BET 法计算活性炭的比表面积,用BJH 方程表征了活性炭的孔结构,同时重点考察了3 种活性炭样品对亚甲基蓝的吸附动力学。结果表明,棉、黄麻和棉/亚麻混纺3 种原料活性炭样品的比表面积分别为703.05、719.93、648.25 m²/g,亚甲基蓝饱和吸附量分别为341.49、267.13和242.68mg/g,而且3 种活性炭样品均更符合准二级动力学方程。     

废旧棉织物活性炭的制备与性能

以日常生活中废旧棉织物（WCF）为原料,采用氯化锌法活化制备了废旧棉织物活性炭（AC-WCF）,考察了氯化锌质量分数ω、氯化锌浸渍时间t1、活化温度T和活化时间t2四个因素对AC-WCF吸附性能的影响。采用比表面积及微孔/中孔分析仪、扫描电镜（SEM）和红外光谱仪（FT-IR）对AC-WCF样品进行表征。结果表明,AC-WCF各项吸附性能良好,最佳制备工艺为：ω=45%,t1=16 h,T=700℃,t2=30 min,该条件下制备的AC-WCF的BET比表面积高达1462 m2/g,总孔容积0.78 cm3/g,平均孔径2.1 nm,碘吸附值（QI2）1193.8 mg/g,亚甲基蓝吸附值（QMB）25 ml/0.1g,苯酚吸附值（QPhOH）160.7 mg/g,且对模拟染料废水具有良好脱色效果。     

聚丙烯腈基活性中空碳纳米纤维制备及其性能

为制备具有较高孔隙率的聚丙烯腈(PAN)活性中空碳纳米纤维(AHCNF),以自行制备的PAN为原料,经同轴静电纺丝、预氧化、炭化、活化后制备得到AHCNF,借助X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜、比表面积测试仪研究了致孔剂对其形态与孔结构的影响。结果表明:制备的PAN共聚物环化温度较低,环化放热较缓和,有利于预氧化的进行;炭化过程将PAN表面的碳氧单键转化为碳氧双键,而活化过程将碳氧双键进一步转化为酯基;添加致孔剂和未添加致孔剂得到的PAN活性中空碳纳米纤维横截面呈明显的中空结构,纤维壁较为致密;添加致孔剂后,活性中空碳纳米纤维的总比表面积从55.719 m²/g增加到532.639 m²/g,孔容从0.070 cm³/g增加到0.312 cm³/g,介孔平均孔径从3.408 nm增加到4.309 nm,收率从27.14%降低到9.44%。     

活性炭孔隙结构对活性炭过滤纸吸附性能的影响

用氮气吸附法、扫描电镜对4种不同活性炭(木质活性炭AC1、AC2,煤质活性炭AC3,椰壳质活性炭AC4)的孔隙结构进行表征,通过抄纸方法制备活性炭过滤纸,用亚甲基蓝和苯酚吸附效率表征活性炭过滤纸的吸附性能,研究了活性炭孔隙结构对过滤纸吸附性能的影响.结果表明,两种木质活性炭的比表面积和总的孔容积较高,分别为1054 m2/g、1.165 cm3/g和1125 m2/g、1.083 cm3/g;4种活性炭微孔平均孔径相差不大,但两种木质活性炭的大中孔平均孔径较大;其中,木质活性炭AC2的微孔和大中孔孔容积均较大,孔径在0.64、1.2和2.3 nm附近的孔隙发达,具有较强的选择性吸收能力,用其抄造的过滤纸对亚甲基蓝和苯酚均有较好的吸附效率,3次过滤吸附效率分别为92.2%和93.8%.     

纤维素纳米纤丝气凝胶制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

针对印染废水中的亚甲基蓝(MB)吸附问题,以水稻秸秆纤维素纳米纤丝(CNF)悬浮液为原料,通过冻融凝胶、叔丁醇溶剂置换、液氮冷冻干燥制得CNF气凝胶,对其形态结构进行表征,并研究其对MB的吸附性能;考察了吸附剂用量、溶液pH值的影响,并利用吸附动力学和吸附等温线模型对吸附机制进行探讨分析。结果表明:叔丁醇冷冻干燥得到的CNF气凝胶内分布着大量由直径6~26 nm的蛛丝状纤丝构成的三维网络结构,其比表面积为52.25 m²/g,平均孔径为28.82 nm,是多孔材料;准二级动力学模型和Freundlich吸附等温线模型能更好地描述CNF气凝胶对MB的吸附过程,计算得到理论最大吸附量为196.08 mg/g。     

云南野生牛角瓜纤维的吸湿与吸水性

为了解云南野生牛角瓜纤维的吸湿与吸水性能,测试了这种纤维的标准回潮率、吸放湿曲线及吸水率,建立了吸、放湿回归方程和吸、放湿速率回归方程,并与棉纤维比较。结果显示：牛角瓜纤维比棉纤维有更好的吸湿性,其标准回潮率为１１.４％。牛角瓜纤维的吸湿滞后性大于棉,其吸、放湿行为可以用指数模型描,放湿速率显著高于棉纤维,吸湿与放湿平衡时间的差异更大。牛角瓜纤维比棉纤维的吸湿量和吸、放湿速率明显高,将使其织物有更好的穿着舒适性。牛角瓜纤维和棉纤维都表现出不易浸润的特性,但牛角瓜纤维的吸水率（１３３.６２％）明显高于棉（７４.９８％）,有作为吸水材料的潜在价值。