多孔炭材料的制备及在废水处理中的应用研究进展

以微孔炭、介孔炭及大孔炭为代表的多孔炭材料,因其三维多孔结构和良好的热稳定性而具有优异的吸附性能,其主要制备方法有活化法、软硬模板法等。在介绍了三种多孔炭材料制备方法与特点的基础上,综述了多孔炭材料作为吸附剂在重金属离子废水、染料废水和其他废水处理中的应用研究进展。     

多孔二氧化硅材料对有机染料吸附能力的研究

多孔二氧化硅材料是一种里良好的工业材料,可以用作对水污染物的吸附。本文制备了多种多孔二氧化硅材料,并进行了一系列吸附实验,考察其对有机染料的吸附能力。并通过比较不同种类的多孔材料对有机染料吸附能力,总结其自身物理化学性质对吸附能力的影响,对水净化和污水处理具有重要意义。     

超(亚)临界水处理白酒糟制备活性炭

以白酒糟为原料,采用超(亚)临界水处理法来制备多孔碳材料,通过考察温度、压力、停留时间对活性炭性能的影响,探讨技术的可行性。结果表明,超(亚)临界水活化法可用来制备活性炭,在超临界状态(450℃,25 Mpa,10 min)下可制得活性炭,其对碘的吸附值为624 mg·g~(-1),对亚甲基蓝的吸附值为118 mg·g~(-1)。利用所制备的活性炭对模拟印染废水进行吸附性能研究,结果表明其可用来作为吸附染料废水的吸附剂,对甲基橙的吸附率随着pH的升高而降低,随活性炭用量增加而升高。吸附符合Langmuir吸附等温式,吸附动力学可通过准二级动力学模型描述,吸附过程主要由化学吸附控制。     

多孔碳材料在水污染处理过程中的应用

通过活化法、模板法、直接碳化法、元素掺杂法等多种方法对不同的碳源材料进行处理制备多孔碳材料。在制备过程中,通过条件的调节对多孔碳材料进行改性处理、改良内部孔道和表面积,可以获得能够应用于多种水污染场景的多孔碳材料。应用研究较多的有：处理水溶液中的重金属离子,如Cd、Cr、Pb等;处理染料行业废水中的有色物质,如罗丹明B、亚甲蓝等;处理医疗废水中的抗生素类物质,如对磺胺甲噁唑等;处理废水中的芳香族化合物,如对羟基苯酚等。而为了实现多孔碳材料的广泛应用,利用无污染的方法去进行多孔碳材料处理废水是目前研究的重点以及趋势。     

木焦油基活性碳的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究

木焦油是木质生物质材料的高温裂解产物。以木焦油为碳源,以甲醛化处理后的木焦油为前体,通过碳化-活化制备木焦油基活性碳材料。并以制备的木焦油基活性碳为吸附剂,研究了其对模拟水体中亚甲基蓝的吸附性能。结果表明,以木焦油为前驱体经高温碳化活化制备的多孔活性碳,比表面积可达1373Sm_²?g_^-1,表面含有丰富的含氧官能团。木焦油基活性碳对亚甲基蓝具有良好的吸附性能,准二级动力学模型能更准确的描述木焦油基活性碳吸附亚甲基蓝的动力学过程。吸附等温线更符合Langmuir等温吸附模型,木焦油基活性碳对亚甲基蓝的最大吸附容量可达559 mg?g_^-1。热力学分析表明亚甲基蓝在木焦油基活性碳上的吸附是放热和自发的。利用木焦油制备的活性碳材料对亚甲基蓝具有较高的吸附容量,是一种具有潜在应用前景的吸附材料。     

水热碳化制备碳材料及其吸附水中污染物的研究进展

水热碳化制备生物炭是一种经济、低耗、可持续的技术。由于生物质的种类繁多且结构复杂,在不同的反应条件下获得的产品,类型及性能都有较大差异,同时也影响着生物碳材料的吸附性能。本文根据水热碳化技术的特点,分析了制备水热碳材料的原料和合成反应机理,总结了水热温度、水热时间、pH和固液比等反应参数对制备水热碳的影响,简述了水热碳材料在吸附去除废水污染物方面的应用,分析了光照提升碳微球吸附染料的机理。     

柚子皮衍生孔碳材料的应用研究

以生物质为原料衍生和仿生合成成为当前材料设计领域的热门主题。本文对生活废弃物—柚子皮通过碳化和KOH活化两步热处理,得到具有高比表面积、大孔容且部分石墨化的介孔碳材料,并对其作为燃料废水脱色剂和锂离子电池负极材料两方面应用进行初步研究。发现在650℃下活化制得的衍生孔碳的吸附脱色性能最佳,室温下,2 h后水中亚甲基蓝染料被100%吸附。孔碳材料也表现出较好的电化学循环稳定性和倍率性能。     

淀粉基多孔碳材料的制备及其吸附CO2/CH4性能

以淀粉为原料,使用水热法将其碳化后用活化剂KOH对其活化,制备了淀粉基多孔碳材料,并对其进行结构表征和CO₂/CH₄的吸附性能测试,计算吸附热以及材料对CO₂/CH₄的吸附选择性,讨论了碳材料结构对其吸附性能的影响。结果表明：在制备过程中,随着活化剂KOH用量比例的增大,所制得的材料其比表面积和孔容增大,其孔径分布也就越宽。所制得的碳材料其比表面积可达2972 m²·g^-1。这些淀粉基多孔碳材料对水蒸气的吸附等温线呈现出Ⅳ类等温线。所制备材料对CO₂吸附容量主要取决于其孔径小于0.8 nm的累积孔容（Vd < 0.8 nm）。材料的超微孔的孔容越大,其对CO₂吸附容量也越大。所制备的C-KOH-1材料在101325 Pa和298 K条件下,对CO₂的吸附量达到4.2 mmol·g^-1,其对CO₂的吸附热明显高于其对CH₄吸附热,其对CO₂/CH₄吸附选择性为3.7～4.26,同时本文通过对材料的水蒸气吸附等温线进行测试,结果表明所得材料主要表现为中等憎水性,这对材料在实际工况的应用奠定了基础。     

活化碳纳米管及其电化学性能研究

主要对碳纳米管制备及活化处理改善电化学性能进行研究。以二茂铁为催化剂前驱体,环己烷为碳源,采用CVD方法制备碳纳米管。采用KOH活化的方法对碳纳米管进行活化处理,有效地的改善了其电化学容量性能。考察了在制备活性碳纳米管时的三个主要影响因素:KOH/CNTs配比、活化温度和活化时间对活性碳纳米管的电化学容量的影响。通过对比研究,KOH/CNTs比例为3∶1所制得的活性碳纳米管作为电极材料时的电化学容量较理想;当活化温度为875℃时,所制得的活性碳纳米管作为电极材料时的电化学容量出现峰值;当活化时间为1.5h,活性碳纳米管的电化学容量达到最大值。同时对未活化及活化后的碳纳米管的形态和结构进行SEM和TEM表征,并对活化机理进行初步讨论。     

生物质源多孔碳制备及其对废水中药物吸附研究进展

城市现代化与工业化的快速发展给环境造成的污染日趋严重，尤其以水体污染最为明显。近年来，工业废水中药物的含量逐年上升，污染程度已经不容忽视。因此，开发新型多孔材料用于废水中药物分子的吸附分离，已经成为了当前的研究热点。综述了近年来生物质源多孔碳（生物炭）在废水中污染物吸附分离方面的研究，首先简单介绍了废水中污染物的治理方法，在此基础上重点探讨了生物炭的制备与修饰，并结合碳材料表面化学性质与孔道结构，总结并展望了生物炭对药物的吸附性能。     

MOFs基碳材料对水体中抗生素的吸附去除

近年来，金属有机框架(metal-organic frameworks, MOFs)所衍生的多孔碳材料得益于其优异的孔隙结构和丰富的表面官能团，对水体中的抗生素表现出优异的吸附能力。并且，MOFs基碳材料制备合成方法简单且多样。为提高该类材料的吸附性能，现今研究人员主要研究集中在MOFs前体选择、制备条件优化、微观形貌调控及表面官能团修饰等方面。文中以MOFs基碳材料含有的元素种类及含量为依据，详细列举和分析了通过不同方法制备的MOFs基碳材料，通过模型拟合深入分析其对水体中抗生素吸附过程和机理，讨论影响吸附过程的不同因素，并对制备高性能MOFs基碳材料提出了见解。     

改性市政污泥对水中苯酚的吸附性能研究

采用高效、低成本的吸附材料去除废水中酚类有机物一直是工业废水深度处理的迫切需求,利用市政污泥分别经碳化、碱活化及磁化后制备获得改性污泥基吸附剂为碳化污泥(Carbonized sludge, CS)、碱活化污泥(Activated carbonized sludge, ACS)、磁改性污泥(Magnetic activated carbonized sludge, MACS),对水溶液中苯酚进行了吸附实验,并对3种吸附材料特性进行了表征。研究表明,KOH活化可提升CS的孔隙率,磁改性可显著提高材料的比表面积,使孔径范围向介孔集中,改性后羟基和羰基等含氧官能团大幅增加,ACS和MACS均表现出较高的吸附量,但其吸附量显著受污染物浓度和反应时间影响,CS对苯酚的吸附主要受化学过程控制,而ACS和MACS的吸附除有化学吸附外,介孔效应也是其吸附的重要机制,综合吸附效能从高到低依次为MACS>ACS>CS。     

KOH活化制备多孔碳纤维及其CO_2吸附性能研究

采用活性碳纤维(ACFs)为原料,以KOH为化学活化剂,在ACFs:KOH的质量比为4∶1时,研究了不同活化温度下制备的多孔碳纤维的结构性能。用N2吸附仪测定多孔碳纤维的比表面积、孔容及孔径分布,通过变压吸附法研究了多孔碳纤维对CO_2的吸附性能,探讨了不同活化温度下对多孔碳纤维的孔隙结构及CO_2吸附量的影响。实验结果表明,活化温度对多孔碳材料的比表面积、孔径分布及孔容有良好的调控作用。当活化温度为900℃时,获得的多孔碳纤维有最大的比表面积(1702 m2/g)、最大孔容(0.902 cm3/g)及最大的CO_2吸附量(138 mg/g)。     

污泥基生物炭制备及其对活性黑5染料的吸附研究

以污水处理厂剩余污泥为原料制备生物炭是富有潜力的剩余污泥资源化途径。利用剩余污泥制备了生物炭，将其用于处理废水中的有机染料活性黑5,通过调整制备工艺参数，考察了粒径、反应温度和投加量对污泥基生物炭吸附性能的影响，并对其结构和形貌进行了研究，结果表明：原料污泥粒径、反应温度对污泥基生物炭吸附性能均有明显影响，最佳制备工艺条件为采用0.074 nm(200目)粒径污泥颗粒、反应温度450℃经马弗炉焚烧制取；污泥基生物炭投加量为7 g/L时，对50 mg/L模拟废水中活性黑5染料的去除率可达到79.66%,吸附量为5.7 mg/g,对100 mg/L模拟废水中活性黑5染料的去除率可达到68.76%,吸附量为9.8 mg/g。     

芦花对废水中染料污染物的吸附去除及回收利用的研究

研究了废弃的芦花作为吸附剂对废水中有机染料污染物的吸附去除性能及对有机染料的回收利用性能,研究了不同实验条件(如吸附时间、芦花质量、染料种类、染料浓度等)对芦花吸附性能的影响。通过实验发现了不同实验条件对芦花的吸附性能产生重要影响,芦花对阳离子有机染料的吸附性能最好,我们还发现芦花循环使用且可用于回收废水中的染料污染物。     

3种方法制备NiCoCr-LDHs对MO的吸附性能研究

使用尿素水解法(Urea)、恒定pH共沉淀法(CC-H)、超声共沉淀法(U-H)制备了新型NiCoCr-LDHs吸附剂，研究其在各种因素条件下对甲基橙染料废水的吸附性能的影响，并对3种NiCoCr-LDHs吸附实验的结果进行分析与评价。结果表明：不同方法制备3种NiCoCr-LDHs吸附行为均符合Langmuir等温吸附和准二级动力学模型，表明3种材料是以单层吸附和层间离子交换为主。Urea、CC-H、U-H制备材料的最大吸附容量分别为355、390和278 mg/g,不同制备技术使3种吸附剂在表面结构、比表面积等方面有较大区别，最终导致在吸附过程中最大吸附量有显著差别，并简要分析了其吸附机理。     

淀粉基多孔碳材料的制备及其吸附CO_2/CH_4性能

以淀粉为原料,使用水热法将其碳化后用活化剂KOH对其活化,制备了淀粉基多孔碳材料,并对其进行结构表征和CO_2/CH_4的吸附性能测试,计算吸附热以及材料对CO_2/CH_4的吸附选择性,讨论了碳材料结构对其吸附性能的影响。结果表明:在制备过程中,随着活化剂KOH用量比例的增大,所制得的材料其比表面积和孔容增大,其孔径分布也就越宽。所制得的碳材料其比表面积可达2972 m2·g-1。这些淀粉基多孔碳材料对水蒸气的吸附等温线呈现出Ⅳ类等温线。所制备材料对CO_2吸附容量主要取决于其孔径小于0.8 nm的累积孔容(Vd0.8 nm)。材料的超微孔的孔容越大,其对CO_2吸附容量也越大。所制备的C-KOH-1材料在101325 Pa和298 K条件下,对CO_2的吸附量达到4.2 mmol·g-1,其对CO_2的吸附热明显高于其对CH_4吸附热,其对CO_2/CH_4吸附选择性为3.7~4.26,同时本文通过对材料的水蒸气吸附等温线进行测试,结果表明所得材料主要表现为中等憎水性,这对材料在实际工况的应用奠定了基础。     

中低温煤焦油沥青基多孔炭的制备及其电化学性能

以中低温煤焦油沥青为原料,采用KOH活化法,制备了一系列多孔炭材料.利用XRD、Raman、碘吸附值、氮气吸附-脱附和电化学性能测试对不同活化温度下多孔炭材料的结构和电化学性能进行了表征与测试.结果表明,经KOH活化后的多孔炭材料具有石墨微晶和无定形碳共存的结构特征,炭材料表面具有丰富的微孔结构,同时具有较好的电化学性...     

植物基活性炭的制备及吸附应用研究进展

从植物基活性炭的制备及其吸附应用两个部分对国内外的研究进行了综述。介绍了不同生物质原料对活性炭品质和用途的影响,总结了常用活性炭炭化方法,着重阐述了不同活化方法的优缺点和研究现状,并对不同活性炭改性技术的特点和应用进行了比较。植物基活性炭的应用主要包括对硫化氢等工业废气和甲醛等室内废气的吸附净化,对废水中有机染料、有机药物、小分子有机化合物和重金属的吸附,以及被用于制作超级电容器电极材料等。最后针对目前研究中对植物原料的特点考虑不足、制备过程存在环境污染等问题,指出根据植物前体的性质优化制备方法、开发绿色高效制备技术、提高活性炭回收再利用效率将是今后的主要研究方向。     

中空椰壳碳材料吸附亚甲基蓝染料性能研究

制备出吸附效率更高、价廉易得的生物质碳材料具有十分重要的意义。以椰壳为原料，经过碱预处理后再高温碳化后得到中空椰壳生物质碳。碱活化碳化提供了丰富的含氧官能团、中空的大孔和粗糙结构。经过吸附实验后发现改性后的中空椰壳对25 ppm亚甲基蓝的去除率为96.09%。当pH从6.8调至10时，对亚甲基蓝的去除率仍高达94.85%。该研究为以后新的改性技术和染料废水的处理提供了有效的思路。