本文選題：棉稈　切入點(diǎn)：活性炭　出處：《塔里木大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本研究用廢棄的農(nóng)林生物質(zhì)資源棉稈為原料,通過正交實(shí)驗(yàn)研究不同活化劑(氫氧化鈉、氯化鋅、硝酸)條件下的熱解溫度、熱解時間和劑料比對棉稈基活性炭的得炭率、表面微觀構(gòu)成、表面官能團(tuán)的種類和含量的影響,篩選出各種活化劑活條件下制得的活性炭的最優(yōu)條件。采用掃描電子顯微鏡分析、比表面積測定、傅里葉變換紅外光譜分析、X射線衍射和X射線光電子能譜分析等現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)檢測分析手段對制得棉稈基活性炭的表面微觀構(gòu)造、比表面積的大小和孔容孔徑、元素構(gòu)成、表面的化學(xué)官能基團(tuán)的數(shù)量和種類等理化指標(biāo)進(jìn)行表征分析,研究討論不同制備工藝對棉稈基活性炭的微觀表面理化性質(zhì)的影響;采用靜態(tài)實(shí)驗(yàn)方法,研究不同的吸附質(zhì)初始濃度、吸附反應(yīng)時間、溶液pH和活性炭的投加量對棉稈基活性炭吸附性能的影響;通過Langmuir和Freundlich兩種吸附理論等溫線模型、準(zhǔn)一級動力學(xué)與二級動力學(xué)吸附模型對吸附動力學(xué)過程進(jìn)行分析,研究活性炭對吸附質(zhì)的吸附過程,結(jié)合對棉稈基活性炭的理化指標(biāo)的分析和吸附過程的分析,研究棉稈基活性炭與不同吸附質(zhì)之間的作用過程,并研究其吸附機(jī)理,為廢棄棉稈的資源化利用以及提高棉稈基活性炭對廢水中重金屬和有機(jī)物吸附能力提供理論指導(dǎo)。本論文的主要結(jié)論如下:(1)不同活化劑活化得到的活性炭與直接熱解制得的活性炭在表面孔隙結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)的種類與含量上有很大的差異。在以氫氧化鈉為活化劑時制得的活性炭表面孔隙結(jié)構(gòu)有一定的破壞,但活性炭的表面官能團(tuán)的種類和含量增加,尤其是羥基官能的含量增加明顯;在以硝酸為活化劑時獲得的棉稈基活性炭與直接熱解得到的棉稈基活性炭相比較,其表面的孔隙結(jié)構(gòu)增加顯著,活性炭的表面微觀化學(xué)官能基團(tuán)的數(shù)量與種類增加顯著;伴隨炭化活化溫度的升高棉稈基活性炭的得炭率慢慢下降,當(dāng)以低溫為250℃熱解時有較高的得炭率,得炭率為40.57%,但此時制得的棉稈基活性炭的吸附性較差。綜合考慮棉稈基活性炭對各類吸附質(zhì)的去除能力和得炭率可知,在以氫氧化鈉為活化劑、熱解溫度的為350℃、熱解的時長為120min時有較高的得炭率,得炭率為37.62%;當(dāng)活化劑為硝酸時,在熱解溫度為450℃、熱解的時長為180min時有較高的碘去除率,碘的最大吸附量為1500mg/g,此時制得的活性炭的比表面積為194.43m2/g、外比表面積100.74 m2/g、微孔比表面積26.38 m2/g、平均孔徑為4.97nm。(2)活化劑活化后的棉稈基活性炭對吸附質(zhì)的吸附能力均比直接熱解條件下制得的活性炭的吸附能力好,說明各類活化劑的活化過程能顯著增大棉稈基活性炭對目標(biāo)吸附質(zhì)的去除能力。氫氧化鈉活化劑能有效增進(jìn)棉稈基活性炭的表面的含氧化學(xué)官能基團(tuán)的數(shù)量與種類,其中羥基的含量增加明顯。在制備工藝前提為熱解溫度400℃、熱解時長為150min、劑料比值為1時制得的活性炭在吸附前提條件為pH值為4,吸附反應(yīng)的環(huán)境溫度為25℃時對重金屬的去除最佳,其中銅的最大吸附量為8.439mg/g,鋅的最大吸附量為10.13mg/g。棉稈基活性炭與重金屬銅和鋅的吸附過程符合Lagergren準(zhǔn)二級動力學(xué)模型以及Freundlich等溫吸附模型,說明棉稈基活性炭對水中重金屬銅的吸附過程是一個動態(tài)吸附多個過程綜合作用的化學(xué)吸附過程。(3)硝酸作為活化劑能有效提高棉稈基活性炭的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)達(dá)程度。在制備前提條件為熱解的溫度400℃、熱解的時間150min、劑料比1.5制得的活性炭對有機(jī)物(苯酚、亞甲基藍(lán))有較好的去除效果,此時苯酚的飽和吸附量為227.36mg/g,亞甲基藍(lán)的飽和吸附量為202mg/g。棉稈基活性炭對苯酚和亞甲基藍(lán)的吸附過程符合準(zhǔn)一級動力學(xué)吸附模型;棉稈基活性炭對苯酚和亞甲基藍(lán)的吸附過程符合Langmuir等溫吸附模型,分析結(jié)果表明孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積是影響棉稈基活性炭對苯酚與亞甲基藍(lán)的去除主要因素。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：塔里木大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ424.1

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃偉;賈艷秋;孫盛凱;;活性炭及其改性研究進(jìn)展[J];化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù);2006年05期

2 孫康;蔣劍春;;國內(nèi)外活性炭的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J];林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè);2009年06期

3 孫寶林;新型活性炭材料的特性及應(yīng)用[J];勞動保護(hù);1995年04期

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

5 韓相理;蘆春梅;;凈美兼具——活性炭工藝品材料和功能初探[J];美術(shù)大觀;2014年01期

6 魏娜,趙乃勤,賈威;活性炭的制備及應(yīng)用新進(jìn)展[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2003年05期

7 李夢青,王新征,居蔭軒,鄭永麗;鈣催化活化制備活性炭的研究進(jìn)展[J];河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2003年03期

8 王鵬,張海祿;表面化學(xué)改性吸附用活性炭的研究進(jìn)展[J];炭素技術(shù);2003年03期

9 崔靜,趙乃勤,李家俊;活性炭制備及不同品種活性炭的研究進(jìn)展[J];炭素技術(shù);2005年01期

10 竇智峰;姚伯元;;高性能活性炭制備技術(shù)新進(jìn)展[J];海南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2006年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 侯春燕;王公應(yīng);馮良榮;;活性炭載體改性進(jìn)展[A];第六屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2009年

2 黃偉容;肖澤輝;;活性炭的成型、廢氣處理中的應(yīng)用及發(fā)展前景[A];2008全國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2008年

3 范武波;尹華強(qiáng);郭家秀;;活性炭改性方法研究[A];2012中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第三卷）[C];2012年

4 厲嘉云;馬磊;盧春山;李小年;;處理方法對活性炭載體及負(fù)載鈀催化劑性能的影響[A];第一屆全國化學(xué)工程與生物化工年會論文摘要集(上)[C];2004年

5 苗婷;周朝華;嚴(yán)春曉;程振興;;活性炭在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用[A];公共安全中的化學(xué)問題研究進(jìn)展（第三卷）[C];2013年

6 陳翠蘭;張本山;高凌云;李芬芬;周雪;;吸附劑活性炭的制備與在處理廢水中的應(yīng)用[A];2010第二屆中國食品安全高峰論壇論文集[C];2010年

7 湯華民;李江存;舒一蘭;;活性炭材料在空氣凈化中的應(yīng)用[A];公共安全中的化學(xué)問題研究進(jìn)展（第二卷）[C];2011年

8 代曉東;劉欣梅;錢嶺;張建;閻子峰;;天然氣吸附用活性炭制備的放大試驗(yàn)研究[A];第十三屆全國催化學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

9 蔡芬芬;朱義年;梁美娜;;活性炭改性的研究進(jìn)展及其應(yīng)用[A];2008中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會優(yōu)秀論文集（上卷）[C];2008年

10 侯敏;劉力;王璐;梁海潮;鄧正華;;氧化劑(NH_4)_2S_2O_8處理活性炭對儲能性能的影響[A];第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

相關(guān)重要報紙文章 前4條

1 本報記者 明 江;“漂亮”的治污殺手[N];中國商報;2004年

2 何應(yīng)松;凈化室內(nèi)空氣“黑鉆金烏碳”是一絕[N];中華建筑報;2004年

3 黃宇;為了人們飲水健康[N];中國信息報;2010年

4 本報記者 張輝　林澤攀 王建蘭;讓產(chǎn)品更好地滿足市場高品質(zhì)需求[N];中國綠色時報;2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 于劍峰;陶瓷基孔材料的設(shè)計(jì)、制備及其在污水處理中的應(yīng)用[D];中國石油大學(xué)(華東);2013年

2 劉恩海;太陽能與生物質(zhì)能聯(lián)合驅(qū)動活性炭—甲醇吸附式制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 周旭健;多孔碳材料對二VA英吸附特性的機(jī)理研究[D];浙江大學(xué);2016年

4 史宸菲;樹脂基磁性活性炭的制備及其對水源水中典型污染物的去除研究[D];南京大學(xué);2014年

5 黃楊;活性炭分子結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建及其吸附行為的模擬研究[D];重慶大學(xué);2016年

6 王玉新;毛竹活性炭的制備及其應(yīng)用研究[D];天津大學(xué);2007年

7 解立平;城市固體有機(jī)廢棄物制備活性炭的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（過程工程研究所）;2003年

8 代曉東;石油焦基活性炭的制備、修飾與應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];中國石油大學(xué);2008年

9 孫康;果殼活性炭孔結(jié)構(gòu)定向調(diào)控及應(yīng)用研究[D];中國林業(yè)科學(xué)研究院;2012年

10 楊繼亮;活性炭在卷煙濾嘴及煙草加工廢水中的應(yīng)用[D];南京林業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 賴奕堅(jiān);成型活性炭的銀離子吸附研究[D];上海交通大學(xué);2009年

2 苗東旭;玉米芯基活性炭的制備及其對二價鋅離子吸附性能的研究[D];河北大學(xué);2014年

3 崔穎;以蘆葦為原料多種活性炭材料的制備及其吸—脫附性能研究[D];天津理工大學(xué);2015年

4 張雙雙;活性炭改性對氣相污染物甲醛及氨吸附去除影響的研究[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

5 王勇;無患子殘?jiān)钚蕴恐苽浼捌湮叫阅艿难芯縖D];福建師范大學(xué);2015年

6 王大龍;配煤法煙氣脫硫活性炭的制備研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

7 黃珊珊;HyperCoal基活性炭制備雙電層電容器電極的研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

8 曾樂;聚酰亞胺基活性炭的制備及性能的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

9 侯德粉;活性炭改性及其對含氫混合氣吸附性能的研究[D];大連理工大學(xué);2015年

10 張微;堿活化石油焦制備活性炭過程中插層鉀的脫插研究[D];大連理工大學(xué);2015年

，

本文編號：1613588