發(fā)布時(shí)間：2017-09-02 23:29

  本文關(guān)鍵詞：光合竹活性炭的制備及其吸附性能研究

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【摘要】：重金屬?gòu)U水來源于一系列工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中,一旦進(jìn)入食物鏈被人體攝入將造成嚴(yán)重的毒害作用,目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開展了大量關(guān)于處理含重金屬?gòu)U水的研究�；钚蕴孔鳛樾Ч@著的吸附材料而被廣泛運(yùn)用于重金屬?gòu)U水的處理之中。然而,采用煤炭等不可再生資源制備活性炭使其成本很高。如今采用來源廣泛、再生性強(qiáng)的農(nóng)林廢棄物制備活性炭受到不少學(xué)者的關(guān)注。光合竹如今作為大量處置固廢物用途的一種植物,在我國(guó)南、北方均有大量種植且生長(zhǎng)速度快,產(chǎn)草量極高,收割后浪費(fèi)現(xiàn)象較嚴(yán)重。目前有關(guān)以光合竹為原料制備活性炭并進(jìn)行重金屬?gòu)U水處理的研究尚未見報(bào)道,其對(duì)光合竹廢棄物的資源化利用提供了新的途徑,同時(shí)對(duì)此種吸附材料的吸附效果研究有一定的前景和意義。本文以光合竹為原料,采用KOH/NaOH混合活化劑制備吸附材料活性炭。以碘和亞甲基藍(lán)吸附值以及比表面積為評(píng)價(jià)指標(biāo),采用單因素實(shí)驗(yàn)方法考察了活化時(shí)間、堿炭比、活化溫度、KOH/NaOH配比以及炭化溫度因素對(duì)光合竹活性炭吸附性能的影響。通過表面積測(cè)定、X射線衍射、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)和貝姆滴定法以及掃描電鏡(SEM)對(duì)吸附材料活性炭進(jìn)行了表征,對(duì)活性炭化學(xué)表面含氧官能團(tuán)進(jìn)行定性分析,研究了光合竹活性炭物理化學(xué)性質(zhì);結(jié)合吸附動(dòng)力學(xué)考察了吸附時(shí)間、活性炭投加量、PH和反應(yīng)溫度等因素對(duì)吸附Cd(Ⅱ)效果的影響,主要研究結(jié)論如下:(1)以光合竹為活性炭原料,首先通過對(duì)KOH、NaOH、KOH/NaOH三種活化劑制備進(jìn)行研究比較,以亞甲基藍(lán)和碘吸附值為指標(biāo),結(jié)合比表面積最終確定KOH/NaOH為制備光合竹活性炭的最佳活化劑;單因素實(shí)驗(yàn)確定最佳制備工藝條件:炭化溫度400℃條件下炭化30min,堿炭比為3:2,KOH與NaOH配比為3:1,浸漬時(shí)間為5 h,活化時(shí)間60min,活化溫度650℃。最佳制備條件下的活性炭亞甲基藍(lán)吸附值202.5mg/g、碘吸附值為1255.5 mg/g。(2)通過BET與Langmuir比表面測(cè)試,根據(jù)N2吸附-脫附等溫線,得BJH介孔分析和T圖微孔分析。研究表明,最優(yōu)條件下所制光合竹活性炭比表面積為2343.9m2/g,吸附平均孔徑1.787nm,總孔體積0.902cm~3/g,微孔孔容0.7971cm~3/g,大孔徑比例4.97%,介孔徑比例59.64%,微孔比例35.39%。且當(dāng)KOH與NaOH配比在3:1時(shí)能產(chǎn)生較多的微孔、較大的微孔孔容以及適量的介孔,能顯著提升吸附性能。采用電鏡掃描對(duì)活性炭表面進(jìn)行掃描觀察;XRD射線衍射分析表明光合竹活性炭是以石墨微晶為基礎(chǔ)的無定形炭材料。采用貝姆滴定法,結(jié)合傅里葉紅外光譜(FTIR)對(duì)活性炭表面化學(xué)含氧官能團(tuán)進(jìn)行定性與定量分析,結(jié)果表明KOH/NaOH復(fù)合活化后增多了活性炭表面含氧堿性基團(tuán)數(shù)量特別是羥基官能團(tuán)含量。(3)利用光合竹活性炭處理含鎘廢水。最佳工藝條件下制備的活性炭對(duì)濃度分別為20mg/L、50mg/L、100mg/L的含Cd(Ⅱ)重金屬?gòu)U水處理并進(jìn)行對(duì)比,主要考察吸附時(shí)間、活性炭投加量、PH和反應(yīng)溫度等因素對(duì)吸附鎘效果的影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著鎘溶液濃度增加,活性炭投加量增加,單位質(zhì)量活性炭吸附量的增長(zhǎng)逐趨緩慢;吸附平衡時(shí)間30min為宜,常溫(25℃)和PH值為7均有利于光合竹活性炭對(duì)鎘廢水的吸附,去除率最佳達(dá)到99%左右。分別用一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程模型進(jìn)行擬合,結(jié)果表明準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能很好擬合吸附平衡數(shù)據(jù),模型相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.999以上。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)在Cd(Ⅱ)濃度10-150mg/L范圍內(nèi)Langmuir比Freundlich吸附等溫式具有更好的擬合平衡數(shù)據(jù),為單分子層吸附,對(duì)鎘離子最大吸附量q_m為25.575mg/g。
【關(guān)鍵詞】：光合竹 活性炭 活化 鎘離子 吸附
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703;TQ424.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-20
• 1.1 農(nóng)林廢棄物的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.1.1 農(nóng)林廢棄物綜合利用現(xiàn)狀12
• 1.1.2 關(guān)于光合竹的研究12-13
• 1.1.3 光合竹的應(yīng)用現(xiàn)狀13
• 1.2 活性炭制備研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 物理活化法14
• 1.2.2 化學(xué)活化法14-15
• 1.2.3 其他活化法15
• 1.3 含鎘廢水處理的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 我國(guó)鎘廢水現(xiàn)狀15-16
• 1.3.2 鎘廢水的主要處理方法16-17
• 1.4 活性炭在水處理方面的應(yīng)用17-18
• 1.4.1 活性炭對(duì)重金屬的吸附17-18
• 1.4.2 活性炭吸附含鎘廢水現(xiàn)狀18
• 1.5 研究目的及意義18
• 1.6 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線18-20
• 1.6.1 主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.6.2 研究技術(shù)路線19-20
• 2 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與分析方法20-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原材料分析20
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)試劑20-21
• 2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備儀器21-22
• 2.4 實(shí)驗(yàn)裝置與實(shí)驗(yàn)方法22-25
• 2.4.1 實(shí)驗(yàn)裝置22-23
• 2.4.2 實(shí)驗(yàn)試劑配制方法23-24
• 2.4.3 Cd(Ⅱ)廢水的配制及標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制24
• 2.4.4 光合竹基本性質(zhì)的測(cè)定24-25
• 2.4.5 活性炭制備流程25
• 2.5 活性炭分析方法25-28
• 2.5.1 亞甲基藍(lán)吸附值測(cè)定25
• 2.5.2 碘吸附值測(cè)定25-26
• 2.5.3 活性炭得率的測(cè)定26
• 2.5.4 比表面積與孔結(jié)構(gòu)分析26
• 2.5.5 X射線衍射（XRD）分析26
• 2.5.6 掃描電鏡（SEM）分析26-27
• 2.5.7 活性炭表面含氧官能團(tuán)含量測(cè)定27
• 2.5.8 傅里葉紅外光譜（FTIR）分析27-28
• 3 光合竹活性炭的制備與表征分析28-43
• 3.1 活化劑的選擇28-30
• 3.2 單因素實(shí)驗(yàn)制備光合竹活性炭30-34
• 3.2.1 活化時(shí)間的影響30-31
• 3.2.2 活化溫度的影響31-32
• 3.2.3 堿炭比的影響32-33
• 3.2.4 KOH/NaOH配比的影響33-34
• 3.3 光合竹活性炭的表征分析34-41
• 3.3.1 比表面孔結(jié)構(gòu)分析及N2吸附等溫線34-38
• 3.3.2 X射線衍射結(jié)果分析38-39
• 3.3.3 掃描電鏡結(jié)果分析39-40
• 3.3.4 表面官能團(tuán)及紅外光譜結(jié)果分析40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 4 光合竹活性炭處理含Cd（Ⅱ）廢水研究43-56
• 4.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及方法43
• 4.2 KOH/NaOH配比對(duì)吸附Cd~（2+）的影響43-44
• 4.3 光合竹活性炭吸附Cd~（2+）因素實(shí)驗(yàn)研究44-48
• 4.3.1 活性炭投加量對(duì)吸附效果影響44-45
• 4.3.2 吸附時(shí)間對(duì)吸附效果影響45-46
• 4.3.3 pH值對(duì)吸附效果影響46-47
• 4.3.4 吸附溫度對(duì)吸附效果影響47-48
• 4.4 光合竹活性炭吸附Cd（Ⅱ）動(dòng)力學(xué)研究48-52
• 4.4.1 準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型49-50
• 4.4.2 準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型50-52
• 4.5 吸附等溫線研究52-54
• 4.6 本章小結(jié)54-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-62
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果62-63
• 致謝63-64

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張本鑌;劉運(yùn)權(quán);葉躍元;;活性炭制備及其活化機(jī)理研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代化工;2014年03期

2 陳誠(chéng);任慶功;徐慶瑞;潘晶晶;左同梅;陳龍;李為民;;板栗殼活性炭對(duì)重金屬離子吸附性能研究[J];離子交換與吸附;2014年01期

3 張福凱;徐龍君;張丁月;;脫灰煤基活性炭吸附處理含鎘廢水[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2014年02期

4 孫艷;;活性炭制備現(xiàn)狀及其研究進(jìn)展[J];中國(guó)資源綜合利用;2014年01期

5 柏松;;農(nóng)林廢棄物在重金屬?gòu)U水吸附處理中的研究進(jìn)展[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2014年01期

6 常艷麗;;含鎘廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J];凈水技術(shù);2013年03期

7 馬承愚;毛宇;徐鵬飛;劉建奇;宋新山;;KOH/NaOH活化法辣椒秸稈制備高表面積活性炭與表征[J];功能材料;2013年05期

8 何慧軍;楊春平;羅勝聯(lián);鄭穎;劉莉華;;改性污泥活性炭對(duì)水中鎘離子的吸附性能[J];環(huán)境工程學(xué)報(bào);2012年11期

9 胡志杰;鄭鵬;葉明清;;利用水蒸氣活化稻殼生產(chǎn)活性炭的研究[J];中國(guó)野生植物資源;2012年03期

10 黃曼雯;劉敬勇;裴媛媛;藍(lán)靜;蔡華梅;王靖宇;陳沛權(quán);王若紫;;廢水中重金屬處理研究方法綜述[J];安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)(下半月刊);2011年14期

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本文編號(hào)：781543