本文關鍵詞：活性炭改性對氣相污染物甲醛及氨吸附去除影響的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《東北林業(yè)大學》 2015年

活性炭改性對氣相污染物甲醛及氨吸附去除影響的研究

張雙雙  

【摘要】：隨著室內空氣污染的日益嚴重,高效便捷的活性炭吸附技術引起了人們的廣泛關注。但傳統(tǒng)的活性炭對甲醛及氨的去除主要通過單純的物理吸附實現(xiàn),去除能力有限。本課題通過對幾種活性炭吸附甲醛性能的比較,篩選出了甲醛吸附最優(yōu)的炭型,確定了活性炭的適宜粒徑,并在此基礎上對篩選出的活性炭進行HN03改性、負載金屬改性;采用等溫吸附模型以及吸附動力學對改性前后樣品的甲醛及氨吸附行為進行描述,并給出了改性活性炭對甲醛及氨的去除機理。論文主要內容如下：考察了落葉松基、煤質基、椰殼基3種活性炭對甲醛的吸附能力。結果表明：三種炭樣的比表面積關系為：椰殼活性炭煤質活性炭落葉松基活性炭,比表面積、含氧官能團數量以及粒徑大小三者均對活性炭甲醛吸附行為產生影響�；钚蕴勘缺砻娣e越高,微孔比例越大,其對甲醛吸附容量越高,椰殼活性炭對甲醛的吸附容量最大,為1.38mg·g-1；表面含氧官能團數量越多,吸附容量越強；粒徑越小,吸附能力越好,實驗中粒徑為20-40目的椰殼活性炭對甲醛的吸附效果最好。對椰殼活性炭進行HN03氧化改性,分析改性前后樣品的孔結構及表面官能團含量變化,對樣品在靜態(tài)和動態(tài)兩種情況的吸附行為進行了研究,結合等溫吸附模型和吸附動力學分析吸附反應過程,對吸附反應的機理進行闡述。結果表明：HNO3改性后活性炭比表面積減小,介孔比例增加。且隨HNO3濃度的增加,樣品的比表面積逐漸降低,介孔比例逐漸變大,從23.0%增加到29.79%：改性后活性炭表面總酸性官能團含量增加,與原始活性炭相比,HNO3濃度為5 mol·L-1的樣品(AC-N5)表面含氧官能團增加了0.393 mmol·g-1；改性后活性炭對甲醛的吸附能力明顯變大,從1.38 mg·g-’增加到3.45 mg·g-1；樣品對甲醛的飽和吸附量順序為AC-N5AC-N7AC-N3AC-N1ACraw; Langmuir方程和Freundlich方程均能很好描述甲醛在改性前后活性炭上的吸附行為；動力學研究表明,甲醛的吸附動力學過程符合準二階動力學模型,其相關系數R2均高于0.99,表明甲醛在改性前后活性炭上的吸附為物理-化學聯(lián)合吸附。采用CuCl2溶液對椰殼活性炭進行改性以制備高容量甲醛吸附活性炭。用低溫液氮吸附(N2/77K)來表征銅鹽濃度的改變對活性炭孔隙結構的影響；以掃描電鏡(SEM)觀測改性前后活性炭的表面形貌；用X射線光電子能譜(XPS)分析活性炭表面元素組成及存在形式；用X射線衍射(XRD)研究載銅活性炭的晶形結構；以常溫動態(tài)吸附評價活性炭對甲醛的吸附性能。結果表明：改性活性炭中銅以Cu0、CuC1及CuCl23種形式存,改性活性炭微孔數量減少,介孔比例提高;隨銅鹽濃度增加,活性炭的比表面積和孔容減少,平均孔徑變大：改性后活性炭表面含氧官能團數量增加。當CuCl2濃度為0.5 mol·L-1時,制備的改性活性炭對甲醛的吸附容量是原料活性炭的3倍,甲醛在改性活性炭上的吸附行為符合Freundlich吸附模型。吸附動力學模型研究表明甲醛在改性活性炭上的吸附符合準二階動力學模型,說明樣品對甲醛的吸附為物理-化學聯(lián)合吸附。采用不同濃度的ZnCl2對椰殼活性炭進行表面改性以制備高容量氨吸附活性炭,并采用低溫液氮吸附(BET)、掃描電鏡(SEM)、Boehm滴定、X射線衍射(XRD)及熱重(TG)對改性前后活性炭的物理結構及表面含氧官能團進行了測定,同時以常溫動態(tài)吸附對氨吸附容量及吸附動力學進行了研究,并對ZnCl2活性炭氨吸附去除機理進行了分析。結果表明：改性后活性炭微孔數量減少,介孔比例提高；隨ZnCl2濃度的增加,活性炭的比表面積、孔容減小,平均孔徑變大,由23.00%增加到25.52%；改性后活性炭表面含氧官能團含量增加。以質量比為11%的ZnCl2浸漬的活性炭樣品(AC3)總酸性含氧官能團增加最多,增加了0.259 mmol·g-1。浸漬ZnCl2溶液改性對活性炭吸附氨性能的改善十分明顯,樣品AC3對氨氣的吸附量(75.58 mg·g-1)為原始活性炭(12.5 mg·g-1)的6.05倍；吸附動力學模型研究得出氨在改性前后活性炭樣品上的吸附與準二階動力學模型較符合,說明吸附反應過程為物理-化學聯(lián)合吸附。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：東北林業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X51;TQ424.1
【目錄】：

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