复合胶黏剂制备成型活性炭及其吸附性能研究

发布时间：2020-04-06 22:23

【摘要】：成型活性炭相比粉末活性炭而言,在使用时避免了粉尘污染和活性炭的流失,且提高了单位体积炭的比表面积,便于装填吸附设备。而选取合适的胶黏剂及成型工艺是影响成型活性炭性能的重要因素。聚乙烯醇(PVA)是一种常见的有机胶黏剂,具有优良的粘结性能,但其耐水性较差;硅酸钠是一种无机胶黏剂,具备良好的耐热性,但粘结性较差。两种胶黏剂单独使用都有各自的缺点,所以本文以PVA与硅酸钠在酸性环境下交联反应合成了一种兼备两者优点的环保型胶黏剂,并以此进一步地制备出了吸附性能、抗压强度等综合性能良好的成型活性炭材料。同时利用制备的成型活性炭对甲醛水溶液和六价铬离子进行吸附,对吸附条件进行了探讨。论文具体的内容和研究结果如下:通过改变PVA的浓度、硅酸钠的加入量、酸的选择、酸的加入量以及反应温度等因素,制备了一系列组分的胶黏剂,采用傅里叶红外分析仪、综合热分析仪、X射线衍射仪和耐水性测试等对其进行了分析表征。实验结果表明,8wt%PVA与3.0wt%硅酸钠在酸性环境下70℃反应制得的胶黏剂的综合性能优异,通过红外分析可知PVA与硅酸钠在酸性条件下以Si—O—C键交联,形成互穿网状结构,使胶黏剂的耐水性和热稳定性提高,热失重分析结果显示,胶黏剂薄膜的第一个主要分解失重峰的温度达到365.9℃,与纯PVA相比提高了106.6℃。改变胶炭比、成型压力及时间、后处理温度及时间,制备了一系列的成型活性炭,并采用扫描电子显微镜、气体吸附仪等仪器对材料的微观形貌进行了表征。实验结果表明,所制备的成型活性炭仍具有丰富的孔隙结构,孔分布以2nm以下的微孔为主。当胶炭比为40:60、成型压力为80MPa、成型时间为4min、后处理温度为190℃、后处理时间为90min时成型活性炭的性能较为优异,其碘吸附值最高可达到930mg/g,抗压强度最大可达到12MPa。选取适宜的成型工艺下制备的成型活性炭对甲醛水溶液与六价铬离子进行吸附。结果显示,在吸附初期甲醛在成型炭中的扩散速率低于粉末炭,而达到吸附平衡时成型炭的甲醛吸附率却高于粉末炭,因此与粉末活性炭相比,成型炭更有利于对甲醛的吸附。适当加入量的成型活性炭对水溶液中的六价铬吸附率可达到90%左右;pH值的降低有利于成型炭对铬离子的吸附,当pH值≤2时,吸附率可以达到80%以上;当铬溶液初始浓度为0.5～2.5mg/L时,六价铬的吸附率在84.93～90.3%之间,所以选取合适的pH值及初始浓度有利于吸附反应的进行,达到优异的吸附效果。
【图文】：

示意图,活性炭,孔隙结构,示意图

图 1.2 活性炭孔隙结构示意图Fig 1.2 Diagram of pore structure of activated carbon表 1.1 不同原料活性炭分类Tab 1.1 Classification of activated carbon from different raw materials种类原料质活性炭烟煤、褐煤、无烟煤、泥煤等制成的活性炭质活性炭以木材、木炭等材料制备成的活性炭壳活性炭椰壳、橄榄壳、棕榈壳、核桃壳等制成的活性油类活性炭沥青、石油焦等为原料制成的活性炭质原料活性炭以矿石为主要成分的活性炭再生炭以用过的废炭为原料，进行再活化处理的再生活

流程图,实验过程,流程图,成型活性炭

图 1.3 实验过程流程图Fig 1.3 Flow chart of the experimental process（1）有机-无机胶黏剂的合成将 PVA 与硅酸钠反应生成复合胶黏剂，通过其流动性、pH 值、耐水外分析、热失重分析、X 射线衍射分析等研究胶黏剂的性质，选择适合件。（2）成型活性炭的制备确定好合适的胶黏剂配比，利用合成的胶黏剂制备成型活性炭，探讨型制备工艺，并利用扫描电子显微镜、气体吸附仪等对制备的成型活性貌、比表面积、碘吸附值、抗压强度等进行性能测试。（3）制备的成型活性炭在水处理方面的应用确定适宜的成型工艺条件，将制备的成型活性炭应用在水处理方面。与水中的六价铬金属离子，探究在不同条件下对吸附效果的影响，为实
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ424.1;X703

【参考文献】