改性活性炭滤芯对饮用水中砷离子吸附性能的研究

探究了改性活性炭滤芯对饮用水中砷离子的吸附能力。利用溶胶-凝胶法制备TiO₂溶胶并将其负载于活性炭粉末上，活性炭粉末与聚乙烯混合压制并烧结制备滤芯，测试其对饮用水中砷离子的吸附性能。采用动态吸附法，分别测试了进口流速、砷初始浓度、pH对吸附效果的影响。结果表明，流速从6 L/h升高到30 L/h时，三价砷离子去除率从95.8%降低到80.1%，五价砷离子去除率从96.3%降低到77.6%。初始砷浓度从200μg/L到350μg/L时，三价砷离子去除率从89.2%降低到78.9%，五价砷离子去除率从90.5%降低到89.3%。三价和五价砷离子分别在pH为9和4的条件下吸附效果最好。另外，Thomas模型能较好地描述改性活性炭滤芯对砷离子的动态吸附行为。改性活性炭滤芯相较于未改性的滤芯吸附效果显著提高，在流速为6 L/h，初始浓度为200μg/L时，砷离子出口浓度低于10μg/L，符合国家饮用水标准。     

(NH4)2S2O8/AC氧化改性电极材料的制备及性能表征

以煤质活性炭(AC)为研究对象,通过(NH₄)₂S₂O₈氧化改性提高其电吸附性能。将活性炭材料制备成电极并在电容去离子技术(EST)下进行实验,对改性前后活性炭的表面形貌、表面官能团、孔结构变化进行对比分析。结果表明,活性炭经过1.5 mol/L的(NH₄)₂S₂O₈改性后比电容最大;改性后的活性炭电极比电容增大,改性后相比改性前孔容、平均孔径均下降;改性后的材料表面光滑、杂质较少、孔隙结构发达、含氧官能团增多;利用单因素和Box-Behnken响应面法得到改性后材料制备的最佳工艺为：1.59 g的AC在54.22℃下氧化改性4.93 h,电极比电容为259.850 F/g,改性后电极的CV曲线证明由于其含有赝电容从而使电化学性能得到提高。     

活性炭电极改性及电吸附除盐性能研究

以m(果壳活性炭)∶m(酚醛树脂)∶m(乌洛托品)∶m(石墨粉)=70:29:0.5:0.5制得活性炭电极,采用比表面积及孔径分析仪(BET)、X射线衍射分析仪(XRD)、电化学工作站分析电极的表面性质、孔径分布及电化学性能.结果表明:在电吸附过程中,经过物理化学改性后的活性炭电极对NaCl的单位吸附量达到7.14 mg/g,物理改性电极的单位吸附量为5.86 mg/g,相比高出21.84％.经拟合均符合伪二级动力学方程.通过物理化学法改性的活性炭电极具有更好的电吸附性能和优良的重复利用性.     

KOH改性活性炭涂层电极的电容去离子性能研究

用KOH对市售的粉末活性炭进行表面改性。采用BET分析改性前后活性炭的表面结构,并采用活性炭涂层电极构建电容去离子吸附装置,研究改性后电极的去离子效果。研究表明:经过KOH改性后,活性炭的比表面积从519.25 m2/g增加到975.07 m2/g,提高了87.78%,中孔孔容占总孔孔容的百分比提高了48.28%,改性后活性炭的孔隙结构和孔径的分布更有利于溶液中的Na+和Cl-通过,提高了电极的吸附速率。     

乙酸锌改性稻壳生物炭电容及电吸附Cu2+性能

以稻壳为原料制备生物炭,利用不同浓度的乙酸锌对稻壳炭改性,制得产物分别命名为RHC和MRHC。通过SEM、BET、XRD对制备的生物炭理化特性进行表征。分析表明,改性炭孔隙结构丰富,比表面积较大,且锌以氧化物颗粒状存在于生物炭表面。将改性前后的稻壳生物炭制成电极,测试其电化学性能。结果表明,与未改性生物炭相比,改性后的炭电极比电容大大提高,电阻显著减小,循环性能和倍率性能均有提升。MRHC-0.3（乙酸锌浓度为0.3 mol/L时的改性生物炭）比表面积为495 m2/g,孔容为0.214 cm3/g,该电极在2 A/g下充放电2000次后,其电容保持率为92.16%。将MRHC-0.3电极用于电吸附Cu2+实验,发现在0.9 V,pH为5时吸附效果最好,吸附量为9.57 mg/g。在0.9 V,pH为5,Cu2+初始质量浓度为50 mg/L时,去除率可达63.82%。     

改性活性炭/碳纳米管复合电极脱盐性能研究

采用改性CNT*作为CDI电极导电剂,制备AC*/CNT*复合电极,考察其脱盐性能。利用BET、FTIR和TEM对AC或CNT的表面结构、官能团种类和分散性进行分析。利用电化学工作站和SEM对复合电极的比电容、阻抗和表面形貌进行分析。结果表明,通过改性,AC*的比表面积达到672.48 m2/g,增加了29.43%;CNT*的比表面积为117.39 m2/g,下降了9.94%,但其分散性得到有效改善。根据循环伏安测试和静态脱盐实验结果 ,按AC*∶CNT*∶PVDF=7.2∶0.8∶2质量比制备的电极效果最好,比电容高达130.48 F/g,比吸附量达到7.29 mg/g。     

CuS改性活性炭的制备及其镉（Ⅱ）的吸附性能研究

研究了CuS改性对活性炭的表面物理化学特性的影响和改性活性炭对镉(Ⅱ)的吸附性能。考查了不同铜源、不同浓度的Cu²⁺对CuS改性活性炭性能的影响,分析表征其物理及化学性质,并对其吸附脱除镉的吸附容量进行了评价。结果表明：经CuS改性后的活性炭表面出现了大量CuS纳米颗粒物,增大了其比表面积,对Cd²⁺的吸附效果明显增强;CuCl₂^-(1)/AC对水中镉(Ⅱ)的吸附容量达到204.33 mg/g,比未改性活性炭对水中镉(Ⅱ)的吸附容量高出33.68 mg/g;Cu(NO₃)₂-(1)/AC对水中镉(Ⅱ)的吸附容量达到195.30 mg/g,比未改性活性炭对水中镉(Ⅱ)的吸附容量高出24.65 mg/g。     

竹质中孔活性炭在双电层电容器中的应用研究

以毛竹废料为原料,采用磷酸活化法制备了具有较高比表面积又含有大量中孔的活性炭,根据77K氮气吸附等温线对其结构性质进行了表征,并以产品活性炭为电极材料组装双电层电容器,对其充放电性能进行了测试.实验结果表明:产品活性炭比表面积为1567m2/g,中孔体积为0.67cm3/g,中孔比例达47.18%.以该活性炭为电极材料的双电层电容器具有良好的充放电性能,既能以小电流长时间慢速充放电,又能以大电流短时间快速充放电,电极比电容达170F/g.在1000mA/g电流密度下,活性炭放电比电容为131F/g,比电容保持率为77%,功率特性良好.     

碳纳米管电极压片成型条件优化与脱盐性能研究

以碳纳米管（CNT）为活性材料,聚偏氟乙烯（PVDF）为黏结剂,石墨(G)为导电剂,采用压片成型法制作用于电容法脱盐（CDI）过程的电极。研究分析了黏结剂比例和成型压力等制作条件对电极电化学性能和脱盐性能的影响规律。结果表明：随着黏结剂比例的增加,电极的比表面积和电导率均呈逐渐降低趋势,而电极比电容和比吸附量则呈先增加后减小的变化规律;随着成型压力的增加,电极的比表面积逐渐减小,导电率逐渐增大,比电容与比吸附量呈先增加后减小的趋势。在PVDF的质量分数为10%、G的质量分数为5%、成型压力为10 MPa的条件下,制作得到的电极性能最好,其比电容和比吸附量分别为80.4 F/g和14.1 mg/g。     

活性炭表面改性对其比电容及储能机理的影响

采用熔融Na2S对活性炭表面进行改性，通过循环伏安测试了活性炭的比电容，并通过FT-IR, BET, EIS和电泳实验分析了比电容变化的原因及其储能机理。研究发现，以10%的硫酸钠溶液为电解质，活性炭经Na2S 1000℃热处理1 h后的比电容由44.6 F/g提升至80.8 F/g，所增加的比电容主要来自于双电层电容，部分来自于氧化还原赝电容(占总电容的5.6%)。通过向电解质溶液中添加37 mmol/L的FeCl3，比电容提高至103 F/g (赝电容占12.6%)，但并不稳定，后期有下降的趋势。如果向电解质溶液添加30 mmol/L的K3[Fe(CN)6]，则比电容提升到了126 F/g，并且非常稳定、甚至有继续缓慢增加的趋势。活性炭经Na2S热处理后，储能机理由单纯的双电层物理储能变为双电层物理&化学储能+氧化还原赝电容储能。     

混凝+铁炭微电解/H2O2+活性炭处理化学清洗废水

利用混凝+铁炭微电解/H2O2+活性炭吸附法对高浓度的化学清洗废水进行联合处理,同时简单分析了反应机理及影响因素。通过实验确定了混凝最佳条件(pH=8、PAC投加量为50 mg/L、PAM投加量2 mg/L、沉淀时间40 min),铁炭微电解/H2O2最佳条件〔pH=2、(Fe+C)总投加量60 g/L、m(Fe)∶m(C)为1∶1、H2O2投加量4 mL/L、反应时间60 min〕,活性炭吸附最佳条件(吸附时间120 min、pH=6、活性炭投加量20 g/L)。结果表明,在上述最佳工艺条件下对化学清洗废水进行处理,COD去除率可达98%以上,达到国家一级排放标准(GB 8978—1996)要求。     

Removal of organics and viruses using hybrid ceramic MF system without draining PAC

Ceramic microfiltration combined with powdered activated carbon adsorption (PAC-MF) was tested for organic and microbial control using river water laden with sewerage effluents. The PAC-MF was compactly configured with PAC adsorption and MF filtration zones in one reactor. It was operated with PAC addition of 20 g/L at the beginning without PAC drain. Organic matter was largely removed in the adsorption zone and then additional removal was obtained in the filtration zone. Selective adsorption of hydrophobic organic compounds onto PAC resulted in greater UV₂₆₀ removal of 90.3 ± 3.2% than DOC removal of 80.2 ± 8.6%. Efficient organic control of the PAC-MF onsiderably decreased chlorine consumption to less than 0.5 ± 0.08 mg/L, and thus THMFP was brought down to less than 8.8 ± 2.2 μg/L in permeate. Furthermore, adsorption or attraction potential of microorganisms by PAC addition as well as virus capture in the PAC cake layer also assisted ceramic MF to remove viruses to less than detection limit after 60 days of operation. Therefore, the hybrid PAC-MF is a prospective advanced water treatment process that is capable of simultaneous organic and microbial removal by adsorption and filtration mechanisms.     

Adsorption of Ibuprofen and Atenolol at Trace Concentration on Activated Carbon

Abstract

Adsorption isotherms of atenolol and ibuprofen onto activated carbon (AC) at trace concentration in water (initial concentration, 80 μg/L – equilibrium concentration as low as 0.13 μg/L) are presented in this paper. Their adsorption was studied considering two ACs (F400 and Picabiol) showing different textural and chemical characteristics. Experiments were performed in buffered ultrapure water with and without humic acids to evaluate their influence on adsorption. It was found that adsorption was not in agreement with expectations based either on the log K_ow or log D values of the target compounds. Adsorption mechanisms were discussed and the experimental isotherms were modelled.     

向日葵制活性炭对亚甲基蓝的吸附研究

含有亚甲基蓝（MB）的废液直接排放会造成严重的水体污染。为研究生物质活性炭对MB的吸附性能,以农业废弃物向日葵为原料、磷酸（H₃PO₄）为活化剂,制备粉状活性炭（PAC）和块状活性炭（BAC）,并研究PAC对MB的吸附性能。利用比表面积测试（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、红外光谱（FT-IR）和扫描电镜（SEM）等方法解析活性炭的孔结构和表面特性。结果表明：活性炭前驱体的形状对活性炭的微观结构有较大的影响。PAC比BAC具有更大的比表面积（分别为701.95 m²/g和566.49 m²/g）和总孔体积（分别为2.23 cm³/g和1.04 cm³/g）;PAC和BAC的平均孔径分别为7.31 nm和12.66 nm,均具有介孔材料的结构特性。两种活性炭表面均分布着丰富的含氧官能团和大量疏松的无定形碳,而存在的偏磷酸盐对孔隙起到支撑作用,这为MB的吸附提供了更多的活性位点和吸附通道。在25 ℃、pH为8、PAC用量为50 mg条件下,PAC对100 mL质量浓度为200 mg/L的MB溶液的吸附效果最好,吸附率达到72.2%。吸附过程符合伪二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Langmuir等温吸附模型。     

H_2O_2预氧化-粉末活性炭吸附深度处理制药废水二级生化出水的研究

针对以小分子为主、难生物降解制药废水的二级生化出水,研究了混凝、粉末活性炭（PAC）吸附、H2O2氧化和H2O2预氧化-PAC吸附联合的方法对CODCr的去除效果的差异。试验结果表明：H2O2预氧化-PAC吸附协同处理,对CODCr有着很好的去除效果。当制药废水二级生化出水CODCr的质量浓度为1 067 mg/L时,投加1.0 g/L的H2O2预氧化15 min后,再投加1.0 g/L的PAC吸附,对CODCr的去除率达到50%～60%,CODCr去除效果得到提高。     

油茶果壳活性炭的制备及其对苯酚的吸附

以油茶果壳为原料,60%的磷酸溶液为活化剂制备了油茶果壳活性炭,探讨了料液比、活化温度与时间对油茶果壳活性炭吸附苯酚性能的影响。结果表明,在活化温度为600℃,活化时间为90 min,料液比(g∶g)为1∶3时,制备的油茶果壳活性炭对苯酚的吸附效果最好。油茶果壳活性炭对苯酚吸附的最佳条件为:在30℃,0.1 g油茶果壳活性炭对100 mL的500 mg/L苯酚吸附5 h后,吸附量达到了218.0 mg/g。     

Ni(OH)2/活性炭复合材料在超级电容器中的应用

用化学沉淀法在活性炭(AC)表面和微孔内掺杂不同量的氢氧化镍,制备了氢氧化镍-活性炭[Ni(OH)2-AC]复合材料. 用X射线衍射(XRD)和氮气吸附等温线等对活性炭和复合材料进行表征,结果表明,所制材料为b-Ni(OH)2-AC复合材料. 对不同掺杂量的b-Ni(OH)2-AC复合材料的电化学性能进行了研究,循环伏安、恒流充放电实验表明,少量氢氧化镍掺入活性炭表面和微孔中,所得材料的比电容较活性炭有所提高,并具有良好的充放电性能;当氢氧化镍的掺入量为6%(w)时,所制备的超级电容器单电极表现出优良的电化学性能. 以活性炭电极作负极,复合材料作正极制成复合型超级电容器,循环性能测试发现,掺入6%(w)氢氧化镍的复合材料制成的Ni(OH)2-AC/AC复合型超级电容器比电容高达330.7 F/g,比活性炭(AC/AC)超级电容器比电容(245.6 F/g)提高了34.6%,且Ni(OH)2-AC/AC复合型超级电容器具有更好的循环充放电性能.     

针状焦基电容器碳质电极材料的制备及电化学性能研究

以煤系针状焦生焦为原料,KOH为活化剂,制备了用于超级电容器电极材料的活性炭。以3 mol/L KOH为电解液,用三电极电化学系统测试了活性炭的电化学性质;考察了活化剂用量对活性炭电化学性质的影响。研究结果表明：活化过程中,随着碱含量的增加,活性炭的电化学性能逐渐提高。当碳碱比为1∶3时,活性炭的比表面积达到2572.7 m²/g;电流密度为1 A/g时,其质量比电容达到316 F/g。循环5000圈之后,比电容保持在95.7%,库仑效率保持在97.0%。采用两电极系统,进一步考察了活性炭的电化学性能,以1 mol/L Na₂SO₄为电解液,电压窗口拓宽至1.8 V,循环伏安曲线同样展现出良好的矩形,能量密度和功率密度分别为20.8 W·h/kg和230 W/kg。     

粉末活性炭工艺去除水中1,1,2,2,3-五氯丙烷

该文研究了1,1,2,2,3-五氯丙烷在粉末活性炭上的吸附特性,在纯水和原水中5倍国标浓度条件下,投炭量为20 mg/L,吸附30和60 min,水中1,1,2,2,3-五氯丙烷的浓度为0.029 7和0.031 0 mg/L,去除率为81.8%和79.3%。纯水、原水条件下,最大投炭量为80 mg/L条件下可以应对的1,1,2,2,3-五氯丙烷的最高质量浓度分别为0.78和0.61 mg/L。