發(fā)布時(shí)間：2020-08-26 16:12

【摘要】：本文主要研究不同原料的活性碳纖維(active carbon fibers,ACFs)的制備及其吸附性能,并嘗試將木材下腳料進(jìn)行改性,提高其吸附性能,以期獲得一種低成本高性能的吸附劑材料。以棉短絨、精制棉、粘膠纖維三種不同的原料制備活性碳纖維。采用X射線衍射分析(XRD),比表面積分析(BET),考察了磷酸鹽溶液濃度、磷酸鹽溶液浸漬時(shí)間、活化時(shí)間、活化溫度對(duì)活性碳纖維晶型及結(jié)構(gòu)的影響,確定了制備活性碳纖維的最佳工藝條件。采用掃描電鏡分析(SEM)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),在此條件下制備的活性碳纖維纖維形貌較好,表面被水蒸氣刻蝕呈現(xiàn)出凹凸不平。將最佳工藝條件下制備的三種活性碳纖維ACF(a)、ACF(b)、ACF(c)(分別以棉短絨、精制棉、粘膠纖維為原料)進(jìn)行兩種不同類型染料剛果紅及孔雀石綠吸附實(shí)驗(yàn),討論了吸附時(shí)間、體系pH值、吸附劑劑量、染料初始濃度對(duì)吸附效果的影響。主要結(jié)論如下:以棉短絨、精制棉、粘膠纖維為原料經(jīng)磷酸鹽浸漬,碳化活化等工藝制備活性碳纖維,最佳工藝條件為:(1)磷酸鹽濃度為5%(2)浸漬時(shí)間1h(3)425℃碳化60min(4)900℃活化30min以剛果紅染料廢水為例,吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在室溫297 K、剛果紅濃度200mg/L、pH=6、吸附劑劑量為0.10 g條件下,ACF(a)對(duì)剛果紅吸附率為93.21%,平衡吸附量為186.43 mg/g;ACF(b)對(duì)剛果紅吸附率為90.09%,平衡吸附量為180.18 mg/g;ACF(c)對(duì)剛果紅吸吸附率為91.21%,平衡吸附量為182.43mg/g;三種活性碳纖維等溫吸附模型符合均Langmuir等溫吸附方程,吸附動(dòng)力學(xué)模型均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程;經(jīng)800℃高溫煅燒再生,5次吸附實(shí)驗(yàn)后,其去除率仍在90%以上,環(huán)保性能較好。三者相比較以棉短絨為原料制備的活性碳纖維ACF(a)的吸附性較好,吸附率最大,吸附量也最大。以孔雀石綠染料廢水為例,吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在室溫297 K、孔雀石綠濃度500 mg/L、pH=8、吸附劑劑量為0.015 g條件下,ACF(a)對(duì)孔雀石綠的吸附率為95.31%,平衡吸附量為3177.11 mg/g;ACF(c)對(duì)孔雀石綠吸附率為95.57%,平衡吸附量為3185.79mg/g;吸附劑劑量為0.02g條件下,ACF(b)對(duì)孔雀石綠吸附率為95.83%,平衡吸附量為2395.87 mg/g;三種活性碳纖維等溫吸附模型符合均Langmuir等溫吸附方程,吸附動(dòng)力學(xué)模型均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。三者相比較以精制棉為原料制備的活性碳纖維的吸附性較差,吸附率最小,吸附量也最小。對(duì)比兩個(gè)吸附實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)活性碳纖維對(duì)孔雀石綠染料廢水的吸附效果更好。通過比較三者對(duì)剛果紅和孔雀石綠的吸附實(shí)驗(yàn)可知,在酸性條件下有利于剛果紅的吸附,堿性條件下有利于孔雀石綠的吸附,且對(duì)剛果紅的吸附速率更快,整體來說對(duì)剛果紅染料及孔雀石綠染料都有較好的吸附效果。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)所得最佳工藝對(duì)木材下腳料進(jìn)行改性,得到材料A。改性后材料A經(jīng)比表面積分析(BET),結(jié)果表明改性后的材料比表面積比改性前增大了100多倍。并以剛果紅染料廢水為例進(jìn)行吸附性能研究,吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在室溫297 K、剛果紅濃度200 mg/L、pH=6、吸附劑劑量為0.10 g條件下,改性后的下腳料對(duì)剛果紅的吸附效果與活性碳纖維相差不多,吸附率為94.34%,平衡吸附量為188.68 mg/g,等溫吸附模型符合Langmuir等溫吸附方程,吸附動(dòng)力學(xué)模型符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ342.742;TQ424;X703
【圖文】：

剛果紅（右）、孔雀石綠（左）結(jié)構(gòu)式

圖 2-1 棉短絨（右）Fig.2-1 The picture of cotton linter (right)圖 2-2 精制棉（左）Fig.2-2 The picture of refined cotton (left)

圖 2-3 粘膠纖維（左）Fig.2-3 The picture of viscose fiber (left)圖 2-4 木材下腳料（右）Fig.2-4 The picture of the leftover of wood (right)

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2 姚之曉;趙東林;沈曾民;;瀝青基活性碳纖維的制備及其電化學(xué)性能研究[A];2009中國(guó)功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

3 趙東林;李巖;李興國(guó);沈曾民;;瀝青基活性碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)及其儲(chǔ)氫性能研究[A];第六屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（4）[C];2007年

4 ;含納米銀顆�？咕钚蕴祭w維的制備方法[A];廣東省材料研究學(xué)會(huì)部分單位會(huì)員成果匯編[C];2005年

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