废旧棉织物制备多孔碳材料及其对染料的吸附动力学研究

发布时间：2018-01-31 19:20

  本文关键词： 废旧棉织物 多孔碳材料 吸附 染料废水　出处：《太原理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本文以废旧棉织物为原料，采用氯化锌化学活化法制备多孔碳材料。优化活化过程工艺参数，对多孔碳材料进行微观结构和表面物理化学性质的表征，并研究其对染料（酸性大红GR和阳离子大红2GL）模拟废水的吸附性能及吸附动力学。 正交实验设计法优化工艺过程，采用多指标综合分析方法，对多孔碳材料的碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和苯酚吸附值进行综合考虑，确定的最佳工艺为氯化锌质量分数45%、浸渍时间8h、活化温度700℃、活化时间30min，制得多孔碳材料的碘吸附值1198.6mg/g，亚甲基蓝吸附值23.5mL/0.1g，苯酚吸附值214.2mg/g。 采用氮气吸附等温线、扫描电镜、红外光谱和X射线衍射图谱对最佳制备工艺下的多孔碳材料进行表征。氮气吸附结果显示，制得的多孔碳材料中含有丰富的微孔结构，比表面积可达1463.56m2/g，t-Plot法微孔比表面积占50%，总孔体积为0.78cm3/g，BJH理论分析平均孔径为2.14nm。SEM显示多孔碳材料表面密布着大小不一、无规则分布的多级孔洞结构，包括微米、亚微米和纳米级。FT-IR中多孔碳材料的特征吸收峰较废旧棉纤维明显减少，主要存在羧基、酚、醇羟基等，均为亲水性基团，可提高材料对亲水性染料的吸附性。X射线衍射结果显示多孔碳材料微观为无定型结构。 多孔碳材料对于不同染料分子的吸附性能不同，对酸性大红GR和阳离子大红2GL的吸附性最好。吸附平衡等温线显示多孔碳材料对染料分子的吸附过程吸热，吸附速率随温度的升高而增大，且平衡吸附量大，酸性大红GR为309.88mg/g，阳离子大红2GL为828.55mg/g。伪二级动力学模型可以很好的描述两种染料在多孔碳材料上的吸附行为，包括外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内扩散等，能够更真实的反映吸附机理；且吸附速率常数k2随初始浓度的增加而减小，随温度的升高而增大。 研究结果表明：废旧棉织物可以制备出吸附性能良好的多孔碳材料，且对模拟染料废水的吸附效率高，可以作为一种高效、经济、环保的吸附材料。废旧棉织物制备多孔碳材料应用于染料废水处理领域，实现“以废治废，循环经济”的目的，，有利于实现纺织工业的可持续发展。
[Abstract]:In this paper, porous carbon materials were prepared from waste cotton fabric by zinc chloride chemical activation method. The microstructure and surface physicochemical properties of porous carbon materials were characterized by optimizing the activation process parameters. The adsorption performance and kinetics of dye (acid scarlet gr and cationic scarlet 2GLL) were studied. The orthogonal experimental design method was used to optimize the process. The iodine adsorption value, methylene blue adsorption value and phenol adsorption value of porous carbon materials were comprehensively considered by multi-index comprehensive analysis method. The optimum conditions are as follows: zinc chloride 45%, impregnation time 8 h, activation temperature 700 鈩

本文编号：1479808