發(fā)布時間：2018-03-15 00:18

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

【摘要】：本研究用廢棄的農林生物質資源棉稈為原料,通過正交實驗研究不同活化劑(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、表面微觀構成、表面官能團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)代實驗檢測分析手段對制得棉稈基活性炭的表面微觀構造、比表面積的大小和孔容孔徑、元素構成、表面的化學官能基團的數(shù)量和種類等理化指標進行表征分析,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的影響;采用靜態(tài)實驗方法,研究不同的吸附質初始濃度、吸附反應時間、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、準一級動力學與二級動力學吸附模型對吸附動力學過程進行分析,研究活性炭對吸附質的吸附過程,結合對棉稈基活性炭的理化指標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之間的作用過程,并研究其吸附機理,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物吸附能力提供理論指導。本論文的主要結論如下:(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構和表面官能團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構有一定的破壞,但活性炭的表面官能團的種類和含量增加,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,其表面的孔隙結構增加顯著,活性炭的表面微觀化學官能基團的數(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吸附質的去除能力。氫氧化鈉活化劑能有效增進棉稈基活性炭的表面的含氧化學官能基團的數(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準二級動力學模型以及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構的發(fā)達程度。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物(苯酚、亞甲基藍)有較好的去除效果,此時苯酚的飽和吸附量為227.36mg/g,亞甲基藍的飽和吸附量為202mg/g。棉稈基活性炭對苯酚和亞甲基藍的吸附過程符合準一級動力學吸附模型;棉稈基活性炭對苯酚和亞甲基藍的吸附過程符合Langmuir等溫吸附模型,分析結果表明孔隙結構和比表面積是影響棉稈基活性炭對苯酚與亞甲基藍的去除主要因素。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：塔里木大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ424.1

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本文編號：1613588