活性炭改性对气相污染物甲醛及氨吸附去除影响的研究

发布时间：2016-11-23 23:25

  本文关键词：活性炭改性对气相污染物甲醛及氨吸附去除影响的研究，由笔耕文化传播整理发布。

《东北林业大学》 2015年

活性炭改性对气相污染物甲醛及氨吸附去除影响的研究

张双双  

【摘要】：随着室内空气污染的日益严重,高效便捷的活性炭吸附技术引起了人们的广泛关注。但传统的活性炭对甲醛及氨的去除主要通过单纯的物理吸附实现,去除能力有限。本课题通过对几种活性炭吸附甲醛性能的比较,筛选出了甲醛吸附最优的炭型,确定了活性炭的适宜粒径,并在此基础上对筛选出的活性炭进行HN03改性、负载金属改性;采用等温吸附模型以及吸附动力学对改性前后样品的甲醛及氨吸附行为进行描述,并给出了改性活性炭对甲醛及氨的去除机理。论文主要内容如下：考察了落叶松基、煤质基、椰壳基3种活性炭对甲醛的吸附能力。结果表明：三种炭样的比表面积关系为：椰壳活性炭煤质活性炭落叶松基活性炭,比表面积、含氧官能团数量以及粒径大小三者均对活性炭甲醛吸附行为产生影响。活性炭比表面积越高,微孔比例越大,其对甲醛吸附容量越高,椰壳活性炭对甲醛的吸附容量最大,为1.38mg·g-1；表面含氧官能团数量越多,吸附容量越强；粒径越小,吸附能力越好,实验中粒径为20-40目的椰壳活性炭对甲醛的吸附效果最好。对椰壳活性炭进行HN03氧化改性,分析改性前后样品的孔结构及表面官能团含量变化,对样品在静态和动态两种情况的吸附行为进行了研究,结合等温吸附模型和吸附动力学分析吸附反应过程,对吸附反应的机理进行阐述。结果表明：HNO3改性后活性炭比表面积减小,介孔比例增加。且随HNO3浓度的增加,样品的比表面积逐渐降低,介孔比例逐渐变大,从23.0%增加到29.79%：改性后活性炭表面总酸性官能团含量增加,与原始活性炭相比,HNO3浓度为5 mol·L-1的样品(AC-N5)表面含氧官能团增加了0.393 mmol·g-1；改性后活性炭对甲醛的吸附能力明显变大,从1.38 mg·g-’增加到3.45 mg·g-1；样品对甲醛的饱和吸附量顺序为AC-N5AC-N7AC-N3AC-N1ACraw; Langmuir方程和Freundlich方程均能很好描述甲醛在改性前后活性炭上的吸附行为；动力学研究表明,甲醛的吸附动力学过程符合准二阶动力学模型,其相关系数R2均高于0.99,表明甲醛在改性前后活性炭上的吸附为物理-化学联合吸附。采用CuCl2溶液对椰壳活性炭进行改性以制备高容量甲醛吸附活性炭。用低温液氮吸附(N2/77K)来表征铜盐浓度的改变对活性炭孔隙结构的影响；以扫描电镜(SEM)观测改性前后活性炭的表面形貌；用X射线光电子能谱(XPS)分析活性炭表面元素组成及存在形式；用X射线衍射(XRD)研究载铜活性炭的晶形结构；以常温动态吸附评价活性炭对甲醛的吸附性能。结果表明：改性活性炭中铜以Cu0、CuC1及CuCl23种形式存,改性活性炭微孔数量减少,介孔比例提高;随铜盐浓度增加,活性炭的比表面积和孔容减少,平均孔径变大：改性后活性炭表面含氧官能团数量增加。当CuCl2浓度为0.5 mol·L-1时,制备的改性活性炭对甲醛的吸附容量是原料活性炭的3倍,甲醛在改性活性炭上的吸附行为符合Freundlich吸附模型。吸附动力学模型研究表明甲醛在改性活性炭上的吸附符合准二阶动力学模型,说明样品对甲醛的吸附为物理-化学联合吸附。采用不同浓度的ZnCl2对椰壳活性炭进行表面改性以制备高容量氨吸附活性炭,并采用低温液氮吸附(BET)、扫描电镜(SEM)、Boehm滴定、X射线衍射(XRD)及热重(TG)对改性前后活性炭的物理结构及表面含氧官能团进行了测定,同时以常温动态吸附对氨吸附容量及吸附动力学进行了研究,并对ZnCl2活性炭氨吸附去除机理进行了分析。结果表明：改性后活性炭微孔数量减少,介孔比例提高；随ZnCl2浓度的增加,活性炭的比表面积、孔容减小,平均孔径变大,由23.00%增加到25.52%；改性后活性炭表面含氧官能团含量增加。以质量比为11%的ZnCl2浸渍的活性炭样品(AC3)总酸性含氧官能团增加最多,增加了0.259 mmol·g-1。浸渍ZnCl2溶液改性对活性炭吸附氨性能的改善十分明显,样品AC3对氨气的吸附量(75.58 mg·g-1)为原始活性炭(12.5 mg·g-1)的6.05倍；吸附动力学模型研究得出氨在改性前后活性炭样品上的吸附与准二阶动力学模型较符合,说明吸附反应过程为物理-化学联合吸附。

【关键词】：
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X51;TQ424.1
【目录】：

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2 李志红;黄伟;左志军;宋雅君;谢克昌;;用XPS研究不同方法制备的CuZnAl一步法二甲醚合成催化剂[J];催化学报;2009年02期

3 王淑勤;樊学娟;;改性活性炭治理室内空气中甲醛的实验研究[J];环境科学与技术;2006年08期

4 王文超;周仕学;姜瑶瑶;杨敏建;;室内甲醛污染治理技术的研究进展[J];环境科学与技术;2006年09期

5 刘杨灏;余倩;李聪;林鑫;张小庆;余林;武伦福;;室内甲醛净化处理的研究进展[J];广东化工;2011年06期

6 李鸿伟;李彦旭;朱飞;;负载金属改性活性炭降解VOCs的研究[J];工业安全与环保;2012年08期

7 刘守新,陈孝云,陈曦,孙承林;表面酸碱2步改性对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响[J];环境科学;2005年06期

8 刘守新;陈曦;张显权;;活性炭孔结构和表面化学性质对吸附硝基苯的影响[J];环境科学;2008年05期

9 翟敏,岳喜同,刘慧;装修居室甲醛污染对人体健康的影响[J];环境与健康杂志;2003年02期

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1 段浩波;东北师大校园室内空气中甲醛污染与控制方法研究[D];东北师范大学;2006年

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8 阎怀国,张俊贞,赵惠敏,李传运,安鼎年;活性碳纤维的应用[J];城市环境与城市生态;1998年03期

9 张立伟;王军华;吴佩;侯昭胤;费金华;郑小明;;甲醇脱水合成二甲醚的Al_2O_3-HZSM-5组合固体酸催化剂(英文)[J];催化学报;2010年08期

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2 刘勇;江莉;赵凤雯;谭晶;杨卫民;;熔体电纺制备无光去除甲醛功能纤维的研究[A];“力恒杯”第11届功能性纺织品、纳米技术应用及低碳纺织研讨会论文集[C];2011年

3 秦琛;;污水处理中恶臭对周边环境的污染及治理[A];恶臭污染管理与防治技术进展[C];2009年

4 卢彩虹;高缨;李杰;周黎明;鲁胜利;周建梅;刘波;;微波技术在废气治理中的应用[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集（第二卷）[C];2009年

5 李健;汪广兴;宋年合;;浅探反化学恐怖斗争中的化学材料[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集（下册）[C];2006年

6 赵洁;齐秀丽;;活性炭再生技术研究进展[A];公共安全中的化学问题研究进展（第二卷）[C];2011年

7 任一萍;王正;王志玲;常亮;高黎;郭文静;;氨处理对光度法测试甲醛释放量的影响[A];第二届中国林业学术大会——S11 木材及生物质资源高效增值利用与木材安全论文集[C];2009年

8 钱益跃;周怀中;马国强;;金华市区室内空气甲醛污染现状分析与控制建议[A];第二届浙江中西部科技论坛文集第八卷（环保分卷）[C];2005年

9 范武波;尹华强;郭家秀;;活性炭改性方法研究[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集（第三卷）[C];2012年

10 陶长元;于永波;刘作华;杜军;刘仁龙;范兴;;钒渣酸浸液中铼的分离富集研究进展[A];2012年全国冶金物理化学学术会议专辑（下册）[C];2012年

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3 李振华;新型功能化吸附剂的制备及其在金属离子分析中的应用[D];兰州大学;2011年

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7 刘立恒;褐煤基颗粒活性炭的绿色制备及其变压吸附分离CH_4/N_2的性能研究[D];重庆大学;2011年

8 周烈兴;活性炭吸附处理苯和甲苯气体的性能及机理研究[D];昆明理工大学;2011年

9 庄晓虹;室内空气污染分析及典型污染物的释放规律研究[D];东北大学;2010年

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2 杨松波;生物过滤法净化及回收含氨废气研究[D];郑州大学;2010年

3 汪星星;DBD等离子体降解活性炭吸附的五氯酚及再生活性炭研究[D];大连理工大学;2010年

4 吴薇;室内空气净化复合刨花板的制造工艺及性能研究[D];浙江农林大学;2010年

5 王志涛;利用钢厂赤泥和碱厂白泥研制燃气（H_2S）脱硫剂[D];中国海洋大学;2010年

6 程静怡;三价钴氨络合物催化还原中活性炭改性的研究[D];华东理工大学;2011年

7 王浩伊;Fenton试剂高级氧化法处理丙二醇废水的研究[D];华东理工大学;2011年

8 赵延军;吸附—光催化降解低浓度甲醛气体的研究[D];华东理工大学;2011年

9 梅岩;观赏植物吸收代谢甲醛及其甲醛胁迫响应基因的研究[D];昆明理工大学;2010年

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1 李晓燕;浅议室内甲醛污染现状与防治[J];安徽化工;2004年04期

2 刘世珍,曹明礼,侯祺棕;武汉新装修住宅室内空气中甲醛的分析研究[J];北方环境;2005年01期

3 王佳佳;施冰;刘晓东;宋红;;3种木本植物对室内空气净化能力的研究[J];北方园艺;2007年11期

4 杨丽珍;周震;郝燕萍;谢芬艳;;TiO_2纳米颗粒光催化降解甲醛的影响因素[J];北京印刷学院学报;2006年01期

5 李中秋,王云;室内空气污染及防治对策[J];城市环境与城市生态;2002年03期

6 李亚新;室内空气中挥发性有机物污染与防治[J];城市环境与城市生态;2003年01期

7 刘伟,翟德华,于洋,杨虹;装修室内空气污染现状分析及控制途径[J];城市环境与城市生态;2003年05期

8 徐征，千载虎，张强，毛利群，田部浩三，盛世善，熊国兴;CuO－ZnO基CO_2／H_2合成甲醇催化剂的反应活性中心[J];催化学报;1994年02期

9 胡尚勤;微生物除臭牛粪的初步研究[J];重庆环境科学;1994年01期

10 吴志超，李国建，，马肖卫;生物脱臭技术初探[J];重庆环境科学;1994年04期

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3 黄宇;[N];中国信息报;2010年

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