微波溶剂热法制备磁性活性炭及其吸附性能研究

发布时间：2020-04-24 18:42

【摘要】：活性炭是一种孔隙发达,有巨大比表面积的常用吸附剂,广泛应用于染料、重金属、固体废物及废气等处理过程。活性炭在实际应用中回收分离困难,并容易造成筛网的堵塞而造成活性炭的流失,磁性活性炭具有分离快速、造价低廉、制备方便等优点,所以磁性活性炭已经成为活性炭领域一大研究热点。瓜子壳基活性炭有富氧基团,能够对染料与重金属进行高效吸附。赋予活性炭磁性,可以使其在污水处理过程中分离更加方便,成为一种高效吸附、快速分离的吸附剂。本文以瓜子壳为原料,磷酸为活化剂,四氧化三铁为磁性结合体,制备了磁性瓜子壳基活性炭,并考察了磁性瓜子壳基活性炭对亚甲基蓝与重金属Cr(Ⅵ)的吸附性能,探讨其吸附机理。本文研究内容如下:1.以瓜子壳为原料,利用磷酸活化法与微波碳化法相结合制备瓜子壳基活性炭,通过正交试验得出最佳制备条件为:磷酸浓度20%、浸渍比4g/15ml、活化温度110℃、微波碳化时间25min。通过溶剂热法制备出质量比为60%的磁性瓜子壳基活性炭,制备的磁性瓜子壳基活性炭BET比表面积为433cm~2/g,总孔容为0.4cm~3/g。2.通过对产品的XRD、IR、SEM谱图的解析及对比表面积和孔结构的测定描述了产品的结构特征。活性炭与四氧化三铁结合;瓜子壳基活性炭存在大量酚羟基与羧酸基团,四氧化三铁与酚羟基通过C—O—Fe的形式与瓜子壳基活性炭相结合;四氧化三铁粒子呈球状,瓜子壳基活性炭为光滑的层状结构,四氧化三铁与瓜子壳基活性炭结合形成不规则复合粒子;瓜子壳基活性炭是微孔结构,孔径在0.6nm~0.7nm之间,磁性瓜子壳基活性炭是微孔与介孔结构并存,孔径主要分布在0.6nm~2.5nm之间。3.磁性瓜子壳基活性炭吸附处理亚甲基蓝最佳吸附条件为:吸附时间3小时、吸附温度25℃、磁性瓜子壳基活性炭投加量1g/L、溶液初始浓度50mg/L,在25℃吸附量最大为62.1mg/g。磁性瓜子壳基活性炭吸附Cr(Ⅵ)最佳条件为:吸附时间12h、pH=3、吸附温度50℃、磁性瓜子壳基活性炭投加量2g/L、溶液初始浓度70mg/L,在50℃吸附量最大为60.6mg/g,4.磁性瓜子壳基活性炭对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级动力学模型及Langmuir吸附等温方程,反应为单层均匀的、化学反应速率控制的化学吸附,根据吸附热力学研究发现,此吸附过程为放热反应,低温有利于吸附的进行。磁性瓜子壳基活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学模型及Freundlich吸附等温方程,各个温度下的1/n均在0~1之间,说明吸附是化学反应速率控制的化学吸附,吸附效果良好。根据热力学研究发现,此吸附过程为吸热反应,高温有利于吸附的进行。
【图文】：

吸附等温线类型Fig.2.5typeofadsorptionisotherm（1）Ⅰ型吸附等温线

亚甲基蓝吸附前后对比
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X70;TQ424.1

【参考文献】

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本文编号：2639260