棉花秸秆制备活性炭及其吸附性能的研究

以农业废料棉花秸秆作为原料,采用化学活化法,氯化锌为活化剂制备高效的生物质活性炭。研究了浸渍比、活化剂浓度、活化温度、活化时间4个工艺参数对制备活性炭的得率及吸附碘值的影响。找到其最佳制备条件:浸渍比为4∶14(g·mL~(-1)),氯化锌浓度为3mol·L~(-1),活化时间为500℃,活化时间为100min,在此条件下制得的活性炭其吸附碘值为1 050mg·g~(-1),得率为53%,比表面积为1 383.7m2·g~(-1),总孔容积为0.766cm3·g~(-1),平均孔半径为1.1nm。考察活性炭在吸附时间、投加量、pH条件下对亚甲基蓝的吸附量,初始浓度为50mg·L~(-1)的亚甲基蓝,活性炭吸附量达到49.4mg·g~(-1),吸附等温线可以用Langmuir模型描述。     

生物质真空裂解制备磁性活性炭

以生物质杉木屑为原料、四氧化三铁为磁性添加剂、十六烷基三甲基氯化铵和聚氧乙烯月桂醚为复配表面活性剂,采用真空裂解技术,制备了杉木屑基磁性活性炭。考察了体系压力、活化温度、磁性剂质量分数和活化时间对磁性活性炭的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和磁性能的影响。单一因素变量试验结果表明:磁性活性炭对碘和亚甲基蓝的吸附值随着各体系压力、活化温度和活化时间的增加而呈现出先增大后减小的变化规律性,而随着磁性剂添加质量分数的增加而降低。综合考虑各因素,确定其最优制备条件为体系压力10k Pa、活化温度450℃、磁性剂的质量分数10%和保温时间60 min,此条件下制备的磁性活性炭对碘和亚甲基蓝的吸附值分别为935 mg·g~(-1)和315 mg·g~(-1),磁性活性炭的饱和磁化强度为8.24 emu·g~(-1),满足中等强度磁场磁选回收活性炭的要求。     

法桐树叶衍生生物质炭吸附含镍废水研究

以法桐树叶为原材料制备KOH改性的生物质炭吸附剂,对其表面性质进行表征,并研究其对含Ni(Ⅱ)废水的吸附性能。通过扫描电镜、比表面积分析仪及傅里叶红外光谱仪对制备的生物质炭表征分析证明,生物质炭呈现以微孔为主的多孔结构,比表面积为1 733.01 m2/g,表面存在一定量的羟基、羧基等酸性表面官能团,有利于对Ni(Ⅱ)的吸附。25℃下,生物质炭对Ni(Ⅱ)的饱和吸附量为12.35 mg/g。通过对吸附实验数据拟合可知,其吸附行为符合准二级动力学模型,等温吸附过程符合Langmuir模型。生物质炭对Ni(Ⅱ)的吸附主要表现为单分子层化学吸附,同时伴有自发的吸热反应。     

草木灰浸取液活化制备污泥基脱H2S碳材料研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,采用玉米棒灰浸取液代替化学活化剂热解污泥制备吸附碳材料,通过H_2S的穿透时间、碘值以及亚甲基蓝吸附值等指标确定样品的最佳制备条件。结果表明当污泥与玉米棒灰的质量比为1∶2,活化温度为600℃,N_2氛围下活化1.5 h所制得的碳材料具有最佳的脱臭性能,在出气H_2S浓度不超过30.0 mg·m~(-3)时,H_2S的穿透时间可达145 min,其脱臭性能远高于商品活性炭,此时亚甲基蓝吸附值和碘值分别为39.94 mg·g~(-1)和867.4 mg·g~(-1);剩余污泥的热重分析说明碳材料孔的形成主要发生在178～600℃范围内,扫描电镜、孔结构和比表面积的表征显示材料表面粗糙,介孔发达;红外光谱显示出碳材料含氧、含氮官能团丰富,而这些因素均有利于H_2S气体的吸附脱除。     

生物质炭对气态挥发性有机污染物的吸附性能及机理

为探究生物质炭对气态有机污染物的吸附能力及作用机理,以核桃壳和椰子壳为原料制备生物质炭.采用元素分析仪、傅里叶红外光谱仪、Boehm滴定和比表面积及孔隙率分析仪分析生物质炭理化特征,并利用吸附柱实验考察生物质炭对气态挥发性有机污染物(苯和甲苯)的吸附行为.结果表明:相同制备条件下,椰壳生物质炭吸附性能高于核桃壳生物质炭.在实验温度范围内(400~700℃),随着制备温度的升高,生物质炭吸附性能增大.低温下制备的生物质炭(400℃)吸附行为符合准二级动力学模型,高温下制备的生物质炭(700℃)的吸附过程符合准一级动力学模型.在吸附温度30℃时,生物质炭对苯和甲苯的等温吸附过程符合Toth模型,计算得到生物质炭最大的理论饱和吸附量为18.98 mg/g苯和61.73 mg/g甲苯.生物质炭的表面酸性官能团和孔道结构在吸附过程中起关键作用,影响吸附质在生物质炭的表面吸附和粒内扩散吸附过程.     

基于三维孔道结构微球的亚甲基蓝吸附性能研究

为了发展生物质废料在染料废水净化领域的应用及可回收生物质衍生碳的循环净水研究,借助水热碳化与KOH活化和溶胶凝胶法制备了柚子皮衍生碳/海藻酸钙(PPC/CA)具有三维孔道结构的复合微球。通过扫描电镜、透射电镜、比表面积分析仪等表征手段对其形貌、结构、比表面积等进行了分析,研究了其对含亚甲基蓝(MB)废水的吸附性能。实验结果证明:PPC/CA复合微球内部是由大孔、介孔和微孔构成的分等级三维孔道结构,比表面积为161.4 m~2/g;当MB初始浓度为200 mg/L时,PPC/CA的平衡吸附量为479.4 mg/g;通过对其吸附实验研究发现复合微球对MB的吸附符合准二级动力学模型。     

有序介孔炭/SiO2的原位合成及其染料吸附性能

利用P123为模版剂并在扩孔剂1,3,5-三甲苯与P123的最佳投入质量比为0.6∶1时合成了有序SBA-15原粉,通过高温处理制备了比表面积为615m2/g、孔径为11.9nm的有序介孔炭/SiO2复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面及孔隙度分析仪对样品进行了表征,并在最佳条件下制备出的有序介孔复合材料用于亚甲基蓝的吸附实验。结果表明,随着亚甲基蓝溶液初始质量浓度的增加,吸附剂的吸附量呈现线形增长,当达到500mg/L时,曲线增长趋于平缓,达到饱和状态;当pH为10时,样品对亚甲基蓝的吸附效果最佳。     

KOH制备棕榈叶鞘纤维基活性炭活化工艺研究

为制备一种吸附性能优良的活性炭,以棕榈叶鞘纤维(棕榈纤维)为原料,研究了氢氧化钾活化制备棕榈叶鞘纤维基活性炭(PFAC)的实验工艺条件,分析了活化质量比、活化温度、活化时间等因素对活性炭吸附性能的影响,利用亚甲基蓝(200 mg/L)作为吸附质表征了PFAC的吸附性能.结果表明,随着活化质量比的增加,PFAC吸附亚甲基蓝的量先增加后减少;活化温度和活化时间对PFAC吸附性能的影响与活化质量比有相似的变化趋势;活化温度和时间对PFAC吸附亚甲基蓝的性能影响显著,当活化时间为2.0 h、活化质量比为1∶1、活化温度为800℃时,其吸附量可达199.263 mg/g.     

微波加热制备烟杆基高比面积活性炭的研究

以农林废弃物--烟杆的炭化料为原料,采用微波加热氢氧化钾活化法制备了高比表面积活性炭.研究了微波加热时间和碱炭比对活性炭的得率和吸附性能的影响,得到了优化工艺条件,即当微波功率为700 W,加热时间为30min,碱炭比为4:1,所制备的活性炭碘吸附值为2 239.1 mg/g,亚甲基蓝吸附值为652.5 mg/g,得率为25.48%,产品的吸附性能超过了双电层电容器专用活性炭(LY/T 1617-2004)标准的要求,同常规加热相比,加热时间缩短了87.5%.同时测定了优化工艺条件下制备活性炭的氮气吸附等温线,通过BET法计算了活性炭的比表面积,并通过非定域化密度函数理论表征了活性炭的孔结构.该高比表面积活性炭微、中孔发达,比表面积可达3 406 m2/g,总孔体积为2.157mL/g.     

氯化锌活化法制备棉花秸秆活性炭的研究

以棉花秸秆为原料,采用氯化锌活化法在不同操作条件下制备活性炭,通过检测活性炭样品的比表面积、亚甲基蓝吸附值和碘吸附值,探讨了浸渍比（氯化锌与原料的质量比）、活化时间和活化温度等操作条件对活性炭样品性能的影响。实验结果表明,在实验条件范围内,氯化锌活化法制备棉花秸秆活性炭适宜的操作条件如下：浸渍比为1.5：1,活化温度为550℃左右,活化时间为90 min,在较优条件下制得活性炭的比表面积可达1 403 m2/g,碘吸附值可达1 188 mg/g,亚甲基蓝吸附值可达238 mg/g。     

用花生壳制备活性炭的研究

研究了花生壳活性炭的制备方法.采用正交实验设计比较了磷酸、氯化锌、氢氧化钾、硫酸4种活化剂以及活化温度、活化时间、活化剂浓度、液固比等各因素对花生壳活性炭性能的影响,并用亚甲基蓝的吸附值和比表面积对所得样品进行了表征.实验结果表明,磷酸活化法所得的活性炭性能最好,采用50%磷酸,液固比2:1处理花生壳,在350～400℃活化4 h,活性炭的亚甲基蓝吸附值可达15.0 mL,比表面积为772.792 m2/g,活性炭产率45%～48%.     

三氧化钨纳米线的制备及对染料的选择性吸附

以Na2WO4为前驱体,K2SO4为结构导向剂,采用水热法制备WO3纳米线.利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(IR)等方法表征了材料的形貌、结构和化学组成;测定了WO3纳米线对染料的吸附性能,研究了影响WO3纳米线吸附亚甲基蓝的因素.结果表明:所得WO3纳米线具有较大的比表面积(864.20m2/g);WO3纳米线对印染废水中的有机物具有较好的吸附选择性,对亚甲基蓝的吸附能力较强;当溶液pH为4时,未经煅烧的WO3纳米线对亚甲基蓝的吸附量高达148.6mg/g,是商业WO3的50倍.     

生物炭对亚甲基蓝的吸附动力学

采用静态吸附试验确定生物炭吸附的最适宜温度、振荡速度、亚甲基蓝初始浓度、生物炭投加量及吸附时间的范围,选择吸附温度、亚甲基蓝初始浓度、生物炭的投加量进行正交实验,得到最优吸附工艺条件:反应温度35℃,生物炭的投加量0.4g,亚甲基蓝的浓度45mg/L,生物炭对亚甲基蓝的去除率98.6%,吸附量5.54mg/g.最优条件下的动力学研究表明亚甲基蓝溶质分子在两相界面上进行的吸附达到平衡时,亚甲基蓝浓度与生物炭的吸附量之间符合Freundlich吸附等温线.吸附动力学特性符合准二级吸附动力学,生物炭对于亚甲基蓝的吸附以化学吸附为速率控制步骤.     

等离子体改性锌镁铝水滑石的吸附性能研究

采用共沉淀法制备锌镁铝水滑石,利用低温等离子体介质阻挡放电对水滑石进行改性,提高水滑石对甲基橙的吸附能力。采用XRD、BET、SEM以及FT-IR对不同水滑石样品进行表征。研究了甲基橙的初始浓度以及吸收剂的用量对水滑石吸附性能的影响。结果表明:经过等离子体改性后焙烧的水滑石表现出高吸附能力,理论最大吸附容量为1 327mg·g~(-1)。水滑石吸附甲基橙数据符合准二阶吸附动力学方程,吸附等温线符合Langmuir等温线。表征结果说明经过等离子体改性后水滑石分散性更好、比表面积增大,孔容孔径增大。说明等离子体改性是一种改善水滑石吸附性能的良好手段。     

利用废轮胎热解炭制取活性炭的试验研究

热解炭是废轮胎热解的重要产物之一.以CO2气体作为活化剂对废轮胎热解炭制取活性炭的活化温度为820～950℃,活化时间为60～360 min.在试验条件下,活化温度越高,活化时间越长,活性炭烧失率越大,比表面积也越大.制得的活性炭具有与商业活性炭相似的中、大孔隙分布,而微孔则不发达,因此孔容积小于商业活性炭.在950℃,240 min条件下得到中等比表面积(306 m2/g)的活性炭.针对碘、苯酚和亚甲基蓝三种物质考察了活性炭的液相吸附特性.热解炭和活性炭对亚甲基蓝和苯酚具有良好的吸附性,而碘吸附值则与商业活性炭尚有较大差距.     

SiO_2含量对TiO_2/SiO_2吸附性能与光催化活性影响研究

采用溶胶凝胶法制备不同SiO_2摩尔含量的TiO_2/SiO_2复合光催化剂,以亚甲基蓝(MB)的物理吸附降解与光催化降解为探针反应,分别评价了TiO_2/SiO_2复合光催化剂的物理吸附性能和光催化性能,并采用XRD、BET对样品结果进行了表征。结果表明,适量的SiO_2引入可改善光催化剂的孔结构,一定程度上提高材料物理吸附能力,有效提高光催化性能,对亚甲基蓝的光降解率可达76%;而过高的SiO_2引入可显著提高材料的比表面积,平均孔径相对较小,但抑制TiO_2的结晶,晶型表现为无定型结构,对亚甲基蓝的降解主要表现为物理吸附降解而无光催化作用。     

甲壳胺/过渡金属盐复合膜的制备及其煅烧产物的电化学性能

通过溶剂蒸发法制备了甲壳胺(CTS)/双金属硝酸盐复合膜(MN-NO_3),经氮气氛高温煅烧与空气氛回火,制备了氮掺杂的部分石墨化碳(N-PGC)/过渡金属氧化物(TMOs)复合材料,考察其作为超级电容器电极材料的电化学性能。分别研究了金属离子种类、浓度以及煅烧温度对产物结构及电化学性能的影响。实验结果表明:当金属离子与CTS的质量比为9/80时,制得的N-PGC/CoAl-TMOs复合材料在2A·g~(-1)电流密度下比电容为462.2F·g~(-1),经过500次充放电循环,复合物比电容保留率为91.9%;电流密度增加到10A·g~(-1)时,其比电容为424.6F·g~(-1),具有良好的倍率特性和循环稳定性;金属含量过高时,产物易发生团聚,导致比表面积下降;当煅烧温度为800℃时,N-PGC/TMOs复合材料性能最佳。     

碱化丝瓜络纤维对亚甲基蓝的吸附性能

对天然丝瓜络纤维进行碱化处理,以平衡吸附量为指标确定最优碱化条件,以此为生物吸附材料去除亚甲基蓝,研究了亚甲基蓝初始浓度、吸附时间及吸附剂投放量对吸附效果的影响。SEM图显示碱化使得丝瓜络纤维表面变粗糙,比表面积增加,增大了丝瓜络纤维的吸附性能。30%Na OH溶液、50℃下振荡3 h的碱化丝瓜络纤维吸附性能最好,吸附量达到45 mg/g,是未经碱化处理的3倍。随着亚甲基蓝溶液初始浓度的升高,碱化丝瓜络的吸附量逐渐增加,但增加的幅度逐渐减小。随着吸附时间的延长和吸附剂投放量的增大,碱化丝瓜络对亚甲基蓝吸附量逐渐升高,180 min时吸附量基本趋于平衡。     

生物质炭吸附印染废水研究进展

印染废水污染已成为较严峻的环境污染问题之一,给生态环境和人类健康造成了极大的威胁.生物质炭材料具有成本低、原料来源广泛、比表面积大、孔隙结构发达和表面可引入功能性官能团等优点,对印染废水的吸附表现出独特的优势.综述了近年来有关生物质炭材料吸附印染废水的研究,系统介绍了生物质炭及其制备方法,生物质炭吸附印染废水的影响因素,吸附热力学参数、等温线和动力学模型,以及相关的吸附机制,并对生物质炭吸附印染废水未来的发展方向进行了展望,以期为印染废水处理提供一定的经验借鉴和理论依据.     

磁性金属有机骨架材料FeMPC的制备及其吸附性能研究

首先采用水热合成法制备金属有机骨架材料MIL-101(Fe),然后通过煅烧MIL-101(Fe)制备磁性金属有机骨架材料FeMPC,并用于吸附染料废水中的亚甲基蓝。使用扫描电镜、透射电镜、红外光谱等对制备的材料进行表征,考察FeMPC用量、振荡时间、pH等因素对吸附性能的影响。实验结果表明：当FeMPC用量为25 mg、振荡时间为70 min、溶液pH为8时,FeMPC对亚甲基蓝的吸附效果较好,吸附量为15.24 mg/g,吸附率为84.69%,材料重复使用次数不超过5次时能保持一定的吸附效果;FeMPC对亚甲基蓝的等温吸附符合Langmuir模型,吸附过程符合准二级动力学模型,属于化学吸附。