粘土/活性炭纳米复合材料的制备及其对有机污染物的吸附性能研究

发布时间：2022-12-06 19:08

　　本文以自然界中广泛存在的粘土矿物为模板,以纤维素为碳源,通过水热、煅烧活化的方法制备纳米粘土／活性炭复合材料,着重探讨了活化工艺条件对粘土／活性炭的孔隙结构与比表面积的改善研究,并随之考察其对有机污染物亚甲基蓝和苯酚的吸附能力。主要内容如下：（1）以凹凸棒石为模板,纤维素为碳源,首先在220℃的水热条件下,通过水热碳化生成凹凸棒石／碳纳米复合材料；再以氯化锌为活化剂,考察活化条件（浸渍比、活化温度）对凹凸棒石／碳的孔隙结构的影响。研究表明,通过氯化锌活化能够显著提高凹凸棒石／碳的比表面积,同时得到孔径可控的复合材料。在浸渍比为1：1、活化温度为450℃的活化条件下,所得材料最大比表面积（1201 m2/g）。将活化所得的样品对亚甲基蓝溶液进行吸附处理。结果表明,在相同的吸附条件下,即温度303 K,振荡时间24 h,振荡速率200 r/min,固液比1 g：2500 mL,pH值6.8,凹凸棒石/碳复合材料对亚甲基蓝的最大吸附容量由活化前的89 mg/g显著提升至351 mg/g.氯化锌主要对凹凸棒石模板表面的无定形碳进行了孔结构的改善,而对外层碳的活化直接导致了比表面积和吸附性能的显... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 粘土矿物的性质及应用前景
        1.1.1 凹凸棒石性质及应用
        1.1.2 埃洛石性质及应用
    1.2 粘土改性及其在吸附领域的应用
        1.2.1 凹凸棒石改性及其吸附性能
        1.2.2 埃洛石改性及其吸附性能
    1.3 水污染现状及处理
    1.4 活性炭的活化制备
        1.4.1 物理活化
        1.4.2 化学活化
        1.4.3 复合活化
    1.5 研究思路和内容
        1.5.1 研究思路
        1.5.2 研究内容
第二章 实验原料与仪器及分析表征
    2.1 实验原料、试剂与仪器
    2.2 分析表征
        2.2.1 X-射线衍射(XRD)
        2.2.2 傅里叶红外光谱分析(FTIR)
        2.2.3 场发射扫描电子显微镜(FESEM)
        2.2.4 场发射透射电子显微镜(FETEM)
        2.2.5 元素分析(EA)
        2.2.6 热重分析(DSC-TG)
        2.2.7 比表面积及孔隙分析(BET)
        2.2.8 机械强度分析(DMA)
    2.3 吸附性能的测定分析
        2.3.1 甲基蓝的吸附测定方法
        2.3.2 苯酚的吸附测定方法
第三章 氯化锌活化制备凹凸棒石/活性炭及其对亚甲基蓝的吸附性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 水热-活化耦合法制备凹凸棒石/活性炭
        3.2.2 一步碳化活化制备凹凸棒石/活性炭
        3.2.3 凹凸棒石/活性炭对亚甲基蓝的吸附性能
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 水热-活化耦合法
        3.3.2 一步碳化活化法
    3.4 本章小结
第四章 埃洛石/碳的热处理及热-酸处理对其结构形貌及其苯酚吸附性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 埃洛石/碳的制备
        4.2.2 埃洛石/碳的热处理
        4.2.3 埃洛石/碳的热-酸处理
        4.2.4 苯酚吸附性能
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 埃洛石/碳的热活化
        4.3.2 埃洛石/碳的热-酸活化
    4.4 本章小结
第五章 废白土的活化与吸附性能研究
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 氯化锌活化
        5.2.2 KOH活化
        5.2.3 亚甲基蓝的吸附性能
    5.3 实验结果与讨论
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及专利


【参考文献】：
期刊论文
[1]凹凸棒石/炭对低浓度亚甲基蓝的吸附性能（英文）[J]. 吴雪平,徐艳青,张先龙,吴玉程,高鹏.  新型炭材料. 2015(01)
[2]高浓度活性染料溶液中分子聚集状态的分子模拟[J]. 周福建,边文博,余弘,钟毅,毛志平.  染整技术. 2014(05)
[3]氯化锌活化丝瓜络制备微孔活性炭[J]. 李园园,张召基,石建稳,汤凤霞,王淑梅,陈少华.  炭素技术. 2012(03)
[4]乙酸镁改性对凹凸棒黏土微结构和黏度的影响[J]. 蔡佳佳,徐惠,王爱勤.  硅酸盐通报. 2012(03)
[5]KOH活化制备直接碳燃料电池用竹炭[J]. 仲兆平,张居兵,郭厚焜,付宗明,肖健敏.  工程热物理学报. 2011(12)
[6]不同酸处理对凹凸棒石粘土理化性能的影响[J]. 徐继香,汪琴,王爱勤.  中国非金属矿工业导刊. 2011(02)
[7]纤维素热解机理的分子模拟及产物形成途径[J]. 黄金保,刘朝,魏顺安,范兴,江德正.  重庆大学学报. 2010(04)
[8]磷酸、氯化锌活化亚麻屑制备活性炭过程中的行为对比[J]. 李海朝,胡旭,金胜俊.  应用化工. 2006(07)
[9]热酸处理凹凸棒石黏土对Pb2+吸附性能的研究[J]. 王文己,陈浩,王爱勤.  非金属矿. 2006(04)
[10]高度分散的Pt/TiO2的制备及光催化活性[J]. 张青红,高濂.  化学学报. 2005(01)



本文编号：3711472