微波溶劑熱法制備磁性活性炭及其吸附性能研究

發(fā)布時間：2020-04-24 18:42

【摘要】：活性炭是一種孔隙發(fā)達,有巨大比表面積的常用吸附劑,廣泛應(yīng)用于染料、重金屬、固體廢物及廢氣等處理過程�；钚蕴吭趯嶋H應(yīng)用中回收分離困難,并容易造成篩網(wǎng)的堵塞而造成活性炭的流失,磁性活性炭具有分離快速、造價低廉、制備方便等優(yōu)點,所以磁性活性炭已經(jīng)成為活性炭領(lǐng)域一大研究熱點。瓜子殼基活性炭有富氧基團,能夠?qū)θ玖吓c重金屬進行高效吸附。賦予活性炭磁性,可以使其在污水處理過程中分離更加方便,成為一種高效吸附、快速分離的吸附劑。本文以瓜子殼為原料,磷酸為活化劑,四氧化三鐵為磁性結(jié)合體,制備了磁性瓜子殼基活性炭,并考察了磁性瓜子殼基活性炭對亞甲基藍與重金屬Cr(Ⅵ)的吸附性能,探討其吸附機理。本文研究內(nèi)容如下:1.以瓜子殼為原料,利用磷酸活化法與微波碳化法相結(jié)合制備瓜子殼基活性炭,通過正交試驗得出最佳制備條件為:磷酸濃度20%、浸漬比4g/15ml、活化溫度110℃、微波碳化時間25min。通過溶劑熱法制備出質(zhì)量比為60%的磁性瓜子殼基活性炭,制備的磁性瓜子殼基活性炭BET比表面積為433cm~2/g,總孔容為0.4cm~3/g。2.通過對產(chǎn)品的XRD、IR、SEM譜圖的解析及對比表面積和孔結(jié)構(gòu)的測定描述了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特征�；钚蕴颗c四氧化三鐵結(jié)合;瓜子殼基活性炭存在大量酚羥基與羧酸基團,四氧化三鐵與酚羥基通過C—O—Fe的形式與瓜子殼基活性炭相結(jié)合;四氧化三鐵粒子呈球狀,瓜子殼基活性炭為光滑的層狀結(jié)構(gòu),四氧化三鐵與瓜子殼基活性炭結(jié)合形成不規(guī)則復(fù)合粒子;瓜子殼基活性炭是微孔結(jié)構(gòu),孔徑在0.6nm~0.7nm之間,磁性瓜子殼基活性炭是微孔與介孔結(jié)構(gòu)并存,孔徑主要分布在0.6nm~2.5nm之間。3.磁性瓜子殼基活性炭吸附處理亞甲基藍最佳吸附條件為:吸附時間3小時、吸附溫度25℃、磁性瓜子殼基活性炭投加量1g/L、溶液初始濃度50mg/L,在25℃吸附量最大為62.1mg/g。磁性瓜子殼基活性炭吸附Cr(Ⅵ)最佳條件為:吸附時間12h、pH=3、吸附溫度50℃、磁性瓜子殼基活性炭投加量2g/L、溶液初始濃度70mg/L,在50℃吸附量最大為60.6mg/g,4.磁性瓜子殼基活性炭對亞甲基藍的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型及Langmuir吸附等溫方程,反應(yīng)為單層均勻的、化學(xué)反應(yīng)速率控制的化學(xué)吸附,根據(jù)吸附熱力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),此吸附過程為放熱反應(yīng),低溫有利于吸附的進行。磁性瓜子殼基活性炭對Cr(Ⅵ)的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型及Freundlich吸附等溫方程,各個溫度下的1/n均在0~1之間,說明吸附是化學(xué)反應(yīng)速率控制的化學(xué)吸附,吸附效果良好。根據(jù)熱力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),此吸附過程為吸熱反應(yīng),高溫有利于吸附的進行。
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