發(fā)布時(shí)間：2018-01-03 15:28

  本文關(guān)鍵詞：物理法竹質(zhì)活性炭制備及凈化含鉻廢水的應(yīng)用　出處：《湘潭大學(xué)》2015年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 竹廢料 活性炭 物理結(jié)構(gòu) 表面化學(xué)性質(zhì) Cr(VI)吸附

【摘要】：活性炭作為一種優(yōu)良的吸附材料,因具有比表面積大、孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等諸多行業(yè)。隨著社會(huì)的發(fā)展,現(xiàn)代科學(xué)和工業(yè)對(duì)活性炭品質(zhì)的要求(孔徑分布集中有序及特定的表面化學(xué)性質(zhì))越來(lái)越高,定向調(diào)控活性炭的孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)成為現(xiàn)代活性炭工業(yè)研究的核心。我國(guó)竹林資源豐富,在竹材加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量廢竹料。本文以廢竹料為原料,研究了水蒸氣活化對(duì)竹質(zhì)活性炭物理結(jié)構(gòu)以及表面化學(xué)性質(zhì)的影響,并對(duì)以竹質(zhì)活性炭為吸附劑處理含鉻廢水進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容如下:(1)以廢竹料為原料,經(jīng)炭化和水蒸氣活化兩步法制備竹質(zhì)活性炭,重點(diǎn)研究了活化條件對(duì)活性炭物理結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明提高活化溫度、延長(zhǎng)活化時(shí)間有利于活性炭制造新的微孔,從而提高比表面積和孔容,但是活化時(shí)間過(guò)長(zhǎng),將引起明顯的擴(kuò)孔效應(yīng),最終導(dǎo)致比表面積和總孔容降低。最佳的竹質(zhì)活性炭制備條件為:炭化溫度450℃,炭化時(shí)間60 min,活化溫度850℃,水蒸氣流量0.2 g/min,活化時(shí)間120 min,升溫速率5℃/min。掃描電鏡(SEM)分析表明此條件下的竹質(zhì)活性炭?jī)?nèi)部呈發(fā)達(dá)的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。(2)借助多種表征手段對(duì)活性炭制備過(guò)程中其表面化學(xué)性質(zhì)的變化進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。元素分析、Boehm滴定以及p H測(cè)定結(jié)果表明炭化料和活性炭主要含C、O元素,表面主要為堿性含氧官能團(tuán)。與炭化料相比,活性炭材料表面酸性含氧官能團(tuán)總量降低而堿性含氧官能團(tuán)總量增加。傅里葉紅外(FTIR)圖譜表明炭化料與活性炭的差別主要體現(xiàn)在譜圖的強(qiáng)度上,活性炭表面官能團(tuán)包括羥基、甲基、亞甲基、芳香環(huán)、羰基和醚鍵等。X射線光電子能譜(XPS)分析進(jìn)一步表明水蒸氣活化對(duì)表面官能團(tuán)的種類(lèi)無(wú)影響但影響其相對(duì)含量。X射線衍射圖譜(XRD)分析表明經(jīng)過(guò)高溫活化以后活性炭類(lèi)石墨化程度增高、晶體結(jié)構(gòu)更趨規(guī)整。(3)以水蒸氣法制備的竹質(zhì)活性炭作為吸附劑對(duì)廢水中的Cr(VI)進(jìn)行了吸附研究。結(jié)果表明竹質(zhì)活性炭具有適合液相吸附Cr(VI)陰離子的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。吸附實(shí)驗(yàn)表明,Cr(VI)和總鉻的去除率隨溶液pH的升高而降低,隨著活性炭用量的增加,去除率先增加然后保持不變。吸附等溫線符合Langmiur模型,在30℃時(shí)的最大單層吸附量為193 mg/g。吸附過(guò)程自發(fā)進(jìn)行且為吸熱過(guò)程。吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,顆粒內(nèi)擴(kuò)散不是吸附過(guò)程的唯一速率控制步驟,還有其他機(jī)制參與。推測(cè)其吸附機(jī)理包括四步:表面官能團(tuán)質(zhì)子化、活性炭與鉻離子之間靜電吸引、Cr(VI)表面還原、Cr(III)的吸附或釋放。
[Abstract]:Activated carbon as an excellent adsorbent material, because of its large surface area, the pore structure developed is widely used in chemical industry, environmental protection, medicine, food and other industries. With the development of society, the requirements of modern science and industry on the quality of activated carbon (pore size distribution in order and specific surface chemical properties) is more and more high, the pore structure and surface chemical properties of activated carbon directional control has become the core of modern industrial activated carbon. China's bamboo resources rich in bamboo processing will generate a lot of waste bamboo. The waste bamboo as raw material, the water vapor activation of bamboo activated carbon physical structure and the effect of surface chemical properties, and the bamboo activated carbon adsorbent for the treatment of chromium containing wastewater was studied. The main contents are as follows: (1) using waste bamboo as raw material, through carbonization and steam activation of two step preparation of activated bamboo Carbon, focusing on the influence of activation conditions on the physical structure of activated carbon. The results show that the higher activation temperature, activation time. To manufacture new microporous activated carbon, thereby increasing the specific surface area and Kong Rong, but the activation time is too long, will cause the reaming evident effect, resulting in the specific surface area and total pore volume decreased. The preparation conditions of bamboo activated carbon is the best: the carbonization temperature is 450 degrees centigrade, carbonization time 60 min, activation temperature is 850 degrees centigrade, the water vapor flow 0.2 g/min, activation time was 120 min, the heating rate of 5 DEG /min. scanning electron microscope (SEM) analysis showed that the bamboo activated carbon internal conditions were cross-linked structure developed. (2) changes with a variety of characterization methods of preparation of activated carbon in the process of its surface chemical properties were studied systematically. The determination results of elemental analysis, Boehm titration and P H showed that the carbonized material and activated carbon mainly containing C, O elements, surface Mainly for alkaline oxygen containing functional groups. Compared with the carbonized material, activated carbon surface acidic oxygen functional groups and decrease the total amount of alkaline amounts of oxygen-containing groups increased. Fourier transform infrared (FTIR) spectra show that the carbonized material and activated carbon mainly reflected in the difference between the spectral intensity on the activated carbon surface functional groups including hydroxyl, methyl, methylene, aromatic ring, carbonyl and ether bonds such as.X ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis showed that water vapor activation types of surface functional groups had no effect but the relative contents of.X ray diffraction (XRD) analysis showed that after high temperature activation after activated carbon graphitization degree increased, the crystal structure more regular (3). The water vapor preparation of bamboo activated carbon as adsorbent in wastewater on Cr (VI) were studied. The results showed that the adsorption of bamboo activated carbon is suitable for liquid phase adsorption of Cr (VI) and negative ion physical structure Chemical properties. The adsorption experiments show that Cr (VI) and total chromium removal rate increases with the increase of solution pH decreased with the increase of the dosage of activated carbon, the removal rate increased and then remained constant. Langmiur adsorption isotherm model, the maximum adsorption capacity of monolayer at 30 DEG C for 193 mg/g. adsorption process was spontaneous and endothermic process. The adsorption kinetics of the quasi two level dynamic model, the only rate controlling step of particle diffusion is not the adsorption process, there are other mechanisms involved. The adsorption mechanism includes four steps: surface functional groups of protonation, between activated carbon and chromium ion electrostatic attraction, Cr (VI) surface reduction, Cr adsorption (III) or release.

【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TQ424.1;X703

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本文編號(hào)：1374490