本文關(guān)鍵詞：磁性花生殼基活性炭的制備及其吸附性能研究

  更多相關(guān)文章： 花生殼 磁性活性炭 吸附 鉛 亞甲基藍(lán)

【摘要】：活性炭作為一種孔隙結(jié)構(gòu)豐富、比表面積巨大的碳質(zhì)吸附材料,被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、國防、交通、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。但活性炭在應(yīng)用中分離回收困難,傳統(tǒng)的過濾法容易導(dǎo)致篩網(wǎng)堵塞或活性炭流失。與之相比,磁分離技術(shù)具有方便、快捷、質(zhì)高、價(jià)廉等優(yōu)點(diǎn),因此磁性活性炭的研制成為當(dāng)今活性炭領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。我國是活性炭生產(chǎn)大國,大量的活性炭都以煤為原料進(jìn)行生產(chǎn)。在能源危機(jī)和環(huán)境問題日益嚴(yán)重的今天,利用工業(yè)廢料和農(nóng)業(yè)廢棄物制備活性炭,以謀求廉價(jià)原料的探索日益受到重視。本論文以花生殼為原料,碳酸鉀(K_2CO_3)為活化劑,四氧化三鐵(Fe_3O_4)為賦磁劑,通過一步法賦磁制備了磁性花生殼基活性炭,研究了K_2CO_3和Fe_3O_4共存條件下磁性活性炭多孔結(jié)構(gòu)及磁體Fe_3C的形成機(jī)理,并考察了所制磁性活性炭對(duì)重金屬Pb (Ⅱ)和亞甲基藍(lán)染料的吸附特性,探討了相關(guān)的吸附機(jī)理。論文的主要研究內(nèi)容與結(jié)論如下：1.磁性花生殼基活性炭的一步法制備研究以花生殼為原料,碳酸鉀(K_2CO_3)為活化劑,四氧化三鐵(Fe_3O_4)為賦磁劑,通過調(diào)控活化劑K_2CO_3、賦磁劑Fe_3O_4與花生殼比例、碳化溫度和時(shí)間、活化溫度和活化時(shí)間等因素,對(duì)磁性花生殼基活性炭的一步法制備工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。研究結(jié)果：當(dāng)花生殼、K_2CO_3和Fe_3O_4的質(zhì)量比為10：5：0.5,炭化溫度300℃、碳化時(shí)間1 h,活化溫度750℃、活化時(shí)間1.5 h,所得磁性花生殼基活性炭的碘值為1228 mg/g,亞甲基藍(lán)值為395 mg/g, BET比表面積為1219 m~2/g,總孔容積為0.5767 cm~3/g,磁體為碳化鐵(Fe_3C)。2.K_2CO_3和Fe_3O_4共存條件下磁性活性炭多孔結(jié)構(gòu)和磁體Fe_3C形成機(jī)理研究利用熱失重(TG-DTG)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、比表面積和孔徑分布等分析手段研究了K_2CO_3和Fe_3O_4添加前后浸漬樣、碳化樣和活化樣的形貌、孔結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)的變化規(guī)律,結(jié)合浸漬、炭化和活化階段含鉀和含鐵中間體的變化,闡明磁性活性炭多孔結(jié)構(gòu)發(fā)展和磁體Fe_3C演變機(jī)制。研究結(jié)果表明：K_2CO_3的引入在浸漬階段使花生殼的部分結(jié)構(gòu)遭到破壞；在碳化過程中,K2CO3的引入改變了花生殼的碳化行為,使得最大失重峰從350℃移動(dòng)到255℃,并發(fā)展出初始的孔結(jié)構(gòu)。在活化階段,K_2CO_3不僅發(fā)展了豐富的微孔結(jié)構(gòu),而且促進(jìn)了Fe_30_4向Fe_3C的轉(zhuǎn)變；Fe_304在提供鐵源的同時(shí)起到活化促進(jìn)劑的作用,進(jìn)而提出了磁體Fe_3C的三步演變機(jī)理,即Fe_3O_4→FeO→Fe→Fe~_C。3.磁性花生殼基活性炭對(duì)重金屬Pb(Ⅱ)和亞甲基藍(lán)染料的吸附研究分別以重金屬Pb(Ⅱ)口亞甲基藍(lán)染料為吸附質(zhì),所制磁性花生殼基活性炭為吸附劑,研究了pH、吸附時(shí)間、吸附劑投加量、吸附質(zhì)初始濃度、溫度等因素對(duì)磁性花生殼基活性炭吸附性能的影響,通過動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)等模型擬合探討了相關(guān)的吸附機(jī)理。研究結(jié)果表明：(1)在低濃度條件下Pb(Ⅱ)在磁性花生殼基活性炭上的吸附僅需8h達(dá)到平衡,而高濃度需要14 h。在pH大于2時(shí),Pb(Ⅱ)吸附量和去除率急劇增加。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能很好地?cái)M合磁性花生殼基活性炭吸附Pb(Ⅱ)勺動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。Langmuir模型可以很好地描述磁性活性炭對(duì)Pb(Ⅱ)的吸附過程,在20℃其單分子層最大飽和吸附量為143.88 mg/g。(2)磁性花生殼基活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)的吸附初期很快,2h后基本達(dá)到吸附平衡。pH對(duì)吸附的影響較小,在pH 2.0-9.0范圍內(nèi)吸附量無明顯變化。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能夠很好地?cái)M合磁性花生殼基活性炭吸附MB的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。Langmuir模型可以很好地描述磁性活性炭對(duì)MB的吸附過程,在25℃其單分子層最大飽和吸附量為617.28 mg/g。
【關(guān)鍵詞】：花生殼 磁性活性炭 吸附 鉛 亞甲基藍(lán)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ424.1;X791
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 第1章 緒論15-28
• 1.1 印染廢水處理方法研究現(xiàn)狀15-16
• 1.1.1 印染廢水概述15
• 1.1.2 印染廢水的處理方法15-16
• 1.2 重金屬廢水處理方法研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 重金屬廢水概述17
• 1.2.2 重金屬廢水的處理方法17-18
• 1.3 活性炭的制備研究進(jìn)展18-20
• 1.4 磁性活性炭的研究現(xiàn)狀20-23
• 1.5 吸附的基本理論23-25
• 1.5.1 吸附類型23
• 1.5.2 吸附動(dòng)力學(xué)理論23-24
• 1.5.3 吸附等溫線24-25
• 1.5.4 吸附熱力學(xué)理論25
• 1.6 本課題的研究意義、內(nèi)容及技術(shù)路線25-28
• 1.6.1 研究意義25-26
• 1.6.2 研究內(nèi)容26
• 1.6.3 技術(shù)路線26-28
• 第2章 磁性活性炭的制備28-39
• 2.1 試驗(yàn)材料、試劑與儀器28-29
• 2.1.1 試驗(yàn)原料28
• 2.1.2 試驗(yàn)試劑28
• 2.1.3 試驗(yàn)儀器28-29
• 2.2 磁性花生殼基活性炭的制備方法29
• 2.3 樣品的表征方法29-31
• 2.3.1 碘值的測(cè)定29
• 2.3.2 亞甲基藍(lán)值的測(cè)定29-30
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡分析30
• 2.3.4 X-射線衍射分析30
• 2.3.5 比表面積與孔結(jié)構(gòu)分析30
• 2.3.6 表面酸性官能團(tuán)的測(cè)定30-31
• 2.3.7 磁飽和強(qiáng)度31
• 2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析31-38
• 2.4.1 碳化條件的影響31-32
• 2.4.2 活化條件的影響32-36
• 2.4.3 K_2CO_3添加量的影響36-37
• 2.4.4 Fe_3O_4添加量的影響37-38
• 2.4.5 表面酸性官能團(tuán)38
• 2.5 本章結(jié)論38-39
• 第3章 K_2CO_3和FFe_3O_4共存條件下磁性活性炭多孔結(jié)構(gòu)和磁體Fe_3C演變機(jī)制研究39-51
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法39-40
• 3.1.1 試驗(yàn)材料、試劑與儀器39
• 3.1.2 樣品制備39
• 3.1.3 熱重分析39
• 3.1.4 掃描電子顯微鏡分析39
• 3.1.5 X-射線衍射分析39-40
• 3.1.6 比表面積與孔結(jié)構(gòu)分析40
• 3.1.7 傅里葉紅外光譜分析40
• 3.2 結(jié)果與分析40-50
• 3.2.1 K_2CO_3和Fe_3O_4添加前后樣品的熱重分析40-41
• 3.2.2 K_2CO_3和Fe_3O_4對(duì)碳化的影響41-42
• 3.2.3 K_2CO_3和Fe_3O_4對(duì)活化的影響42-45
• 3.2.4 K_2CO_3和Fe_3O_4共存條件下磁性活性炭多孔結(jié)構(gòu)的發(fā)展和磁體Fe_3C的形成機(jī)理45-50
• 3.3 本章結(jié)論50-51
• 第4章 磁性花生殼基活性炭對(duì)鉛離子的吸附51-60
• 4.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法51-52
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑及儀器51
• 4.1.2 吸附實(shí)驗(yàn)方法51-52
• 4.2 結(jié)果與分析52-59
• 4.2.1 pH的影響52-53
• 4.2.2 吸附時(shí)間的影響53-54
• 4.2.3 磁性花生殼基活性炭投加量的影響54-55
• 4.2.4 溶液初始濃度的影響55-56
• 4.2.5 吸附動(dòng)力學(xué)研究56-57
• 4.2.6 吸附等溫線研究57-58
• 4.2.7 吸附熱力學(xué)研究58-59
• 4.2.8 磁性花生殼基活性炭與其他吸附劑比較59
• 4.3 本章結(jié)論59-60
• 第5章 磁性花生殼基活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附60-69
• 5.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法60-61
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料、試劑及儀器60-61
• 5.1.2 吸附實(shí)驗(yàn)方法61
• 5.2 結(jié)果與分析61-67
• 5.2.1 pH的影響61-62
• 5.2.2 吸附時(shí)間的影響62-63
• 5.2.3 磁性花生殼基活性炭投加量的影響63
• 5.2.4 溶液初始濃度的影響63-64
• 5.2.5 吸附動(dòng)力學(xué)研究64-66
• 5.2.6 吸附等溫線研究66-67
• 5.2.7 吸附熱力學(xué)研究67
• 5.2.8 磁性花生殼基活性炭與其他吸附劑比較67
• 5.3 本章結(jié)論67-69
• 結(jié)論與展望69-71
• 結(jié)論69-70
• 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果81

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王憲超;花生殼的綜合利用[J];農(nóng)村實(shí)用科技信息;2001年09期

2 ;花生殼深加工前景看好[J];福建農(nóng)機(jī);2002年04期

3 ;花生殼做粘合劑[J];北京糧油科技;1981年01期

4 ;花生殼利用有新途徑[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;1985年23期

5 ;花生殼的用途[J];化學(xué)世界;1985年04期

6 衛(wèi)興;;花生殼飼料[J];資源開發(fā)與保護(hù);1986年04期

7 李愛明;巧用花生殼[J];糧油食品科技;1988年04期

8 ;花生殼的十種綜合開發(fā)利用[J];廣西林業(yè)科技;1989年04期

9 秦玉楠;花生殼制醬油技術(shù)[J];食品工業(yè)科技;1990年04期

10 王恩林;花生殼的綜合利用[J];糧油食品科技;1991年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 魯秀國;鐘璐;黨曉芳;鄢培陪;;改性花生殼的制備及其表征[A];2012中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第三卷）[C];2012年

2 花明;李小燕;;花生殼吸附廢水中鈾的動(dòng)力學(xué)研究[A];第三次全國天然輻射照射與控制研討會(huì)論文匯編[C];2010年

3 商平;劉濤利;魏麗娜;李夢(mèng);;花生殼在廢水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀[A];新農(nóng)村建設(shè)與環(huán)境保護(hù)——華北五省市區(qū)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)第十六屆學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文集[C];2009年

4 晁燕;閆向陽;張玉軍;楊喜平;;花生殼黃酮的提取及抗氧化性能研究[A];河南省化學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2010年

5 晁燕;張玉軍;張迎周;許元棟;;花生殼改性吸附材料的制備及吸附銅、鎳離子性能研究[A];河南省化學(xué)會(huì)2012年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2012年

6 張華;吳百春;羅臻;;改性花生殼對(duì)鈣離子的吸附研究[A];2011中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第一卷）[C];2011年

7 張蔚萍;黃源;胡慶華;楊期勇;;改性花生殼對(duì)水中Cr(Ⅵ)的吸附研究[A];2014中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第五章）[C];2014年

8 尹晶;李依麗;張書景;李旭;楊珊珊;李利平;;花生殼活性炭對(duì)次甲基藍(lán)染料廢水的吸附研究[A];2013中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（第五卷）[C];2013年

9 晁燕;閆向陽;張玉軍;劉泊良;楊喜平;;改性花生殼吸附劑對(duì)Cu~(2+)的吸附性能研究[A];河南省化學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2010年

10 張火明;;用花生殼、山楂干治療早期脂肪肝(摘要)[A];第九次全國中西醫(yī)結(jié)合肝病學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2000年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 沈慧;花生殼六種用途[N];湖南科技報(bào);2006年

2 劉曉軍;花生殼的綜合利用[N];湖南科技報(bào);2006年

3 朱平;用花生殼蔗渣生產(chǎn)環(huán)保炭[N];韶關(guān)日?qǐng)?bào);2011年

4 南金;花生殼開發(fā)價(jià)值高[N];湖北科技報(bào);2002年

5 戴治偉;花生殼的綜合利用[N];云南科技報(bào);2004年

6 文莉;花生殼巧做醬油[N];河南科技報(bào);2008年

7 賀永明 劉新生;雷砦鄉(xiāng)農(nóng)民冬閑巧掙錢[N];中國特產(chǎn)報(bào);2005年

8 市農(nóng)委技術(shù)站 劉改霞;花生殼變廢為寶六途徑[N];運(yùn)城日?qǐng)?bào);2010年

9 楊積青;牟平蘋果、花生吃得干干凈凈[N];中國環(huán)境報(bào);2005年

10 記者 晏樂安　陳立吾 特約記者 田禎福;循環(huán)經(jīng)濟(jì)寫新篇[N];孝感日?qǐng)?bào);2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉瀟;花生殼納米纖維素的制備、表征及其對(duì)淀粉膜性能的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 邢俊紅;花生殼多酚的提取工藝及活性研究[D];大連工業(yè)大學(xué);2015年

3 崔靖;花生殼粉末制作填充材料工藝及其性能研究[D];大連工業(yè)大學(xué);2011年

4 孫霄;載納米鐵花生殼的制備及其吸附除磷性能研究[D];華東理工大學(xué);2016年

5 陶利春;磁性花生殼基活性炭的制備及其吸附性能研究[D];西南交通大學(xué);2016年

6 張茜;花生殼液化及其膠粘劑制備技術(shù)[D];南京林業(yè)大學(xué);2009年

7 晁燕;花生殼黃酮的提取及殘?jiān)鼘?duì)重金屬離子的吸附性能研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2010年

8 胡明明;花生殼多酚的提取、純化及其抗氧化、抑菌活性研究[D];南昌大學(xué);2012年

9 李杰;花生殼對(duì)水中染料吸附性能的研究[D];鄭州大學(xué);2011年

10 付瑞娟;花生殼炭化工藝與微觀結(jié)構(gòu)對(duì)吸附性能的影響[D];大連工業(yè)大學(xué);2009年

，

本文編號(hào)：667005