活性炭改性方法及其对水中氨氮吸附性能的技术研究

发布时间：2020-06-16 03:54

【摘要】：本研究旨在探寻提高活性炭吸附法对水中氨氮去除性能的方法并初步探讨机理。利用Beohm滴定法测定未改性活性炭表面官能团内酯基、羧基和酚羟基,其含量分别为0.904mmol/g,1.179 mmol/g,0.466 mmol/g。对水中氨氮吸附达到平衡的时间为10min,平衡吸附量为0.97mg/g。其吸附动力学符合准二级动力学模型,存在化学吸附。未改性活性炭对水中氨氮的吸附量在碱性条件下大于酸性条件。未改性活性炭对氨氮溶液中NH_3分子的吸附是明显的双层吸附,NH_3分子在未改性活性炭上第一层的饱和吸附量为2mg/g左右。利用硝酸氧化法对活性炭改性,其表面酸性官能团总量随着改性温度的升高而增加,随着改性时间的延长先增加后减少。使活性炭表面酸性官能团总量最大的改性条件为:硝酸为1mol/L,温度为65℃,时间为6h(该活性炭表示为AC(N1-65℃-6h))。活性炭的吸附量随其表面酸性官能团总量的增加而增加。AC(N1-65℃-6h)对水中氨氮吸附达到平衡的时间为30min。平衡吸附量较未改性活性炭增加至4.73mg/g。AC(N1-65℃-6h)对水中氨氮的吸附方式既有物理吸附,又有化学吸附。在一定浓度范围内,35℃以下温度时,主要吸附方式为物理吸附;35℃及其以上的较高温度时,主要吸附方式为化学吸附。15℃、25℃、35℃、65℃的吸附等温线存在峰值,温度越高,吸附量峰值对应的氨氮平衡浓度越低。AC(N1-65℃-6h)对水中氨氮的吸附量为碱性条件大于酸性条件。但pH值为10时AC(N1-65℃-6h)的吸附量较pH值为12时大,可能原因是调节pH值时引入钠离子的量不同,形成竞争吸附的程度不同。NH_3分子是AC(N1-65℃-6h)吸附水中氨氮的优势组分,并且是AC(N1-65℃-6h)的吸附量较未改性活性炭增大的主要因素。AC(N1-65℃-6h)对NH_3分子吸附的第一层饱和吸附量约7mg/g,较未改性活性炭增加5mg/g。
【学位授予单位】：河北建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703
【图文】：

第 2 章 活性炭的吸附理论第 2 章 活性炭的吸附理论吸附即在相界面上发生物质的累积或浓集现象[57]。在污、废水处理中，要利用活性炭表面对废水中物质进行捕获。1 吸附速率吸附速率是指单位质量的活性炭在单位时间内所吸附的物质量[57]。吸附定了废水和活性炭的接触时间。吸附速率越快，则接触时间越短。吸附速于活性炭对吸附质的吸附过程。吸附过程包括吸附质迁移到活性炭表面、活性炭内和吸附反应三个步骤，如图 2-1。

线吸附等温线与溶质的初始浓度无关，可以确定溶液的初量做实验，也可以确定活性炭投加量而改变溶液的初始比平衡浓度足够大即可[58]。等温线的吸附量一般通过测定溶液在与活性炭接触前相同温度下进行吸附后绘制。吸附量 q（mg/g）的计算q = ( 0 ) —废水容积，L;—活性炭投加量，g；—原水中吸附质浓度，mg/L；—吸附平衡时溶液中剩余的吸附质浓度，mg/L。将液相单组分吸附等温线分为 S，L，H，C 型 4 个种[61]，如图 2-2。

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