【摘要】：成型活性炭相比粉末活性炭而言,在使用時避免了粉塵污染和活性炭的流失,且提高了單位體積炭的比表面積,便于裝填吸附設(shè)備。而選取合適的膠黏劑及成型工藝是影響成型活性炭性能的重要因素。聚乙烯醇(PVA)是一種常見的有機(jī)膠黏劑,具有優(yōu)良的粘結(jié)性能,但其耐水性較差;硅酸鈉是一種無機(jī)膠黏劑,具備良好的耐熱性,但粘結(jié)性較差。兩種膠黏劑單獨(dú)使用都有各自的缺點(diǎn),所以本文以PVA與硅酸鈉在酸性環(huán)境下交聯(lián)反應(yīng)合成了一種兼?zhèn)鋬烧邇?yōu)點(diǎn)的環(huán)保型膠黏劑,并以此進(jìn)一步地制備出了吸附性能、抗壓強(qiáng)度等綜合性能良好的成型活性炭材料。同時利用制備的成型活性炭對甲醛水溶液和六價鉻離子進(jìn)行吸附,對吸附條件進(jìn)行了探討。論文具體的內(nèi)容和研究結(jié)果如下:通過改變PVA的濃度、硅酸鈉的加入量、酸的選擇、酸的加入量以及反應(yīng)溫度等因素,制備了一系列組分的膠黏劑,采用傅里葉紅外分析儀、綜合熱分析儀、X射線衍射儀和耐水性測試等對其進(jìn)行了分析表征。實驗結(jié)果表明,8wt%PVA與3.0wt%硅酸鈉在酸性環(huán)境下70℃反應(yīng)制得的膠黏劑的綜合性能優(yōu)異,通過紅外分析可知PVA與硅酸鈉在酸性條件下以Si—O—C鍵交聯(lián),形成互穿網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使膠黏劑的耐水性和熱穩(wěn)定性提高,熱失重分析結(jié)果顯示,膠黏劑薄膜的第一個主要分解失重峰的溫度達(dá)到365.9℃,與純PVA相比提高了106.6℃。改變膠炭比、成型壓力及時間、后處理溫度及時間,制備了一系列的成型活性炭,并采用掃描電子顯微鏡、氣體吸附儀等儀器對材料的微觀形貌進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明,所制備的成型活性炭仍具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu),孔分布以2nm以下的微孔為主。當(dāng)膠炭比為40:60、成型壓力為80MPa、成型時間為4min、后處理溫度為190℃、后處理時間為90min時成型活性炭的性能較為優(yōu)異,其碘吸附值最高可達(dá)到930mg/g,抗壓強(qiáng)度最大可達(dá)到12MPa。選取適宜的成型工藝下制備的成型活性炭對甲醛水溶液與六價鉻離子進(jìn)行吸附。結(jié)果顯示,在吸附初期甲醛在成型炭中的擴(kuò)散速率低于粉末炭,而達(dá)到吸附平衡時成型炭的甲醛吸附率卻高于粉末炭,因此與粉末活性炭相比,成型炭更有利于對甲醛的吸附。適當(dāng)加入量的成型活性炭對水溶液中的六價鉻吸附率可達(dá)到90%左右;pH值的降低有利于成型炭對鉻離子的吸附,當(dāng)pH值≤2時,吸附率可以達(dá)到80%以上;當(dāng)鉻溶液初始濃度為0.5～2.5mg/L時,六價鉻的吸附率在84.93～90.3%之間,所以選取合適的pH值及初始濃度有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行,達(dá)到優(yōu)異的吸附效果。
【圖文】：

圖 1.2 活性炭孔隙結(jié)構(gòu)示意圖Fig 1.2 Diagram of pore structure of activated carbon表 1.1 不同原料活性炭分類Tab 1.1 Classification of activated carbon from different raw materials種類 原料質(zhì)活性炭 煙煤、褐煤、無煙煤、泥煤等制成的活性炭質(zhì)活性炭 以木材、木炭等材料制備成的活性炭殼活性炭 椰殼、橄欖殼、棕櫚殼、核桃殼等制成的活性油類活性炭 瀝青、石油焦等為原料制成的活性炭質(zhì)原料活性炭 以礦石為主要成分的活性炭再生炭 以用過的廢炭為原料，進(jìn)行再活化處理的再生活

圖 1.3 實驗過程流程圖Fig 1.3 Flow chart of the experimental process（1）有機(jī)-無機(jī)膠黏劑的合成將 PVA 與硅酸鈉反應(yīng)生成復(fù)合膠黏劑，通過其流動性、pH 值、耐水外分析、熱失重分析、X 射線衍射分析等研究膠黏劑的性質(zhì)，選擇適合件。（2）成型活性炭的制備確定好合適的膠黏劑配比，利用合成的膠黏劑制備成型活性炭，探討型制備工藝，并利用掃描電子顯微鏡、氣體吸附儀等對制備的成型活性貌、比表面積、碘吸附值、抗壓強(qiáng)度等進(jìn)行性能測試。（3）制備的成型活性炭在水處理方面的應(yīng)用確定適宜的成型工藝條件，將制備的成型活性炭應(yīng)用在水處理方面。與水中的六價鉻金屬離子，探究在不同條件下對吸附效果的影響，為實
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ424.1;X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2617100