不同活性炭及其改性样品对水中萘的吸附性能研究
发布时间：2020-09-15 14:30
萘是由两个稠合苯环组成的化合物,是一种典型的多环芳烃。萘在工业废水中经常被检出,其具有强的生物致毒、致畸和致癌性,预计未来由此产生的淡水污染会造成严重的用水压力,因此需采取有效的措施将其从污染水体中去除。吸附技术是一种常用的污水处理方法用于减少水体中污染物的含量。活性炭因其具有多种独特的优点,如比表面积高、孔结构发达和表面官能团丰富等,常作为高效吸附剂被用于液相中有机污染物的去除,故可选取活性炭进行水体中萘的去除研究。目前已有许多研究者致力于研究活性炭的制备及改性技术来提高其对特定污染物的吸附特性。以纤维素与木质素混合物、无烟煤和淀粉为原料,通过微波辅助化学活化技术制备得到三种活性炭(ACLC、CAC和HMAC),并与杏壳、木屑、核桃壳基三种商业活性炭(ACAS、ACW和ACWS)对比研究。通过多种材料表征方法(SEM、FTIR、XPS、BET及元素分析)结合活性炭对萘的吸附性能测试,探究不同活性炭表面理化性质差异与其吸附行为之间的内在联系。研究了萘溶液初始浓度、吸附温度、吸附时间、溶液pH和离子强度等影响因子差异条件下,六种活性炭对萘的吸附行为。研究表明活性炭表面理化性质会影响其萘吸附能力,其中淀粉基及煤基活性炭具有优异的表面物化性质及高的萘吸附能力,当初始萘浓度为30 mg/g时,二者的平衡萘吸附量分别为158.9和160.7mg/g,二者几乎具有相当的萘吸附能力。以煤粉(PC)、淀粉炭(HC)、淀粉基及煤基活性炭为原料,油酸为改性剂,在微波照射辅助下采用常规改性法和原位改性法对原料进行改性,主要得到两种常规改性活性炭(O-HMAC2和O-CAC2)及两种原位改性活性炭(O-HMAC1和O-CAC1)。材料表征及初步萘吸附测试结果表明原位改性样品具有较高的比表面积(725.0及912.9 m~2/g),对萘的吸附能力有明显提升,初始浓度为30 mg/g时,二者的萘吸附量提升率分别为13.72%及16.86%;而常规改性样品孔道被堵塞,对萘的吸附能力下降,同等条件时下降率分别为40.59%及41.88%。表明通过原位改性法成功制得了高性能的改性淀粉基和煤基活性炭。以O-HMAC1和O-CAC1为吸附剂,研究了不同萘溶液初始浓度、接触时间、初始pH和活性炭使用次数条件下,样品对萘的静态吸附行为。结果表明二者吸附行为相似,对萘的吸附符合二级吸附动力学及Freundlich等温线模型。同时,在动态条件下研究了不同柱高、萘溶液流速及初始萘浓度对吸附剂吸附穿透曲线的影响,结果表明二者对萘动态吸附的适宜条件均为床高1 cm,进水流速1 mL/min,进料浓度30 mg/L。通过Thomas和Adam's-Bohart动态吸附模型拟合动态吸附数据,最终表明Thomas模型适用于描述O-HMAC1和O-CAC1对萘的动态吸附过程。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703
【部分图文】：
选择性及亲和力的固定化带电表面功能基团，同时破坏并抑制不利于化学吸附的基团，使得其表面现有的基团和由学试剂引入的基团二者间产生协同效应，最终达到提升活性炭吸附性能的目的。活性炭的改性基本上可通过三种方法实现：（1）接枝法。即通过化学反应使化学试剂与活性炭表面官能团之间产生新的键从而将其嫁接到活性炭表面，实现活性炭表面的功能化；（2）物理浸渍法。将化学试剂附着到活性炭表面上最简单的方法即浸渍，该过程是通过将化学物质与活性炭在挥发性溶剂中物理混合，以帮助化学物质传质到活性炭表面和孔中，过量的化学溶剂通过蒸发将其分离出来；（3）双重功能化法。这种功能化方法是将接枝了的活性炭进行物理浸渍，或浸渍了的活性炭进行化学接枝，以期获得两种方法间的协同效应从而促进活性炭对吸附质的吸附作用。图 1-1 展示了活性炭改性的三种不同方法示意图[28]。
过量的化学溶剂通过蒸发将其分离出来；（3）双重功能化法。这种枝了的活性炭进行物理浸渍，或浸渍了的活性炭进行化学接枝，以期协同效应从而促进活性炭对吸附质的吸附作用。图 1-1 展示了活性炭法示意图[28]。图 1-1 活性炭改性方法示意图Fig. 1-1 Schematic diagram of modification method of activated carbon的具体实施过程中，根据改性剂在活性炭制备过程中不同阶段的加入法和原位改性法，常规改性法是在成品活性炭的基础上进行改性，而材料的基础上进行改性。图 1-2 汇总了活性炭的两种改性流程。从两果可以看出相较于常规改性法，原位改性法具有简单、高效和节能的文将以上述三种改性方式为基础，采用常规改性法与原位改性法改善疏水性。
萘分子中氢原子位置 of hydrogen atom pos图 1-4 萘的共振结构ance Structure Formula途是作为生产中的萘威等，它也是杂的萘，但如今，从最丰富的单组分。按重量计约占其总的油，以及十二种是各种酚类），用重量计约含 95%的
本文编号：2819085
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X703
【部分图文】：
选择性及亲和力的固定化带电表面功能基团，同时破坏并抑制不利于化学吸附的基团，使得其表面现有的基团和由学试剂引入的基团二者间产生协同效应，最终达到提升活性炭吸附性能的目的。活性炭的改性基本上可通过三种方法实现：（1）接枝法。即通过化学反应使化学试剂与活性炭表面官能团之间产生新的键从而将其嫁接到活性炭表面，实现活性炭表面的功能化；（2）物理浸渍法。将化学试剂附着到活性炭表面上最简单的方法即浸渍，该过程是通过将化学物质与活性炭在挥发性溶剂中物理混合，以帮助化学物质传质到活性炭表面和孔中，过量的化学溶剂通过蒸发将其分离出来；（3）双重功能化法。这种功能化方法是将接枝了的活性炭进行物理浸渍，或浸渍了的活性炭进行化学接枝，以期获得两种方法间的协同效应从而促进活性炭对吸附质的吸附作用。图 1-1 展示了活性炭改性的三种不同方法示意图[28]。
过量的化学溶剂通过蒸发将其分离出来；（3）双重功能化法。这种枝了的活性炭进行物理浸渍，或浸渍了的活性炭进行化学接枝，以期协同效应从而促进活性炭对吸附质的吸附作用。图 1-1 展示了活性炭法示意图[28]。图 1-1 活性炭改性方法示意图Fig. 1-1 Schematic diagram of modification method of activated carbon的具体实施过程中，根据改性剂在活性炭制备过程中不同阶段的加入法和原位改性法，常规改性法是在成品活性炭的基础上进行改性，而材料的基础上进行改性。图 1-2 汇总了活性炭的两种改性流程。从两果可以看出相较于常规改性法，原位改性法具有简单、高效和节能的文将以上述三种改性方式为基础，采用常规改性法与原位改性法改善疏水性。
萘分子中氢原子位置 of hydrogen atom pos图 1-4 萘的共振结构ance Structure Formula途是作为生产中的萘威等，它也是杂的萘，但如今，从最丰富的单组分。按重量计约占其总的油，以及十二种是各种酚类），用重量计约含 95%的
【参考文献】
相关博士学位论文 前2条
1 梁美娜;改性甘蔗渣生物质炭吸附剂的制备及其对砷和铅的吸附研究[D];广西大学;2018年
2 刘海;湿地植物基活性炭制备和改性及其对重金属离子的吸附机理研究[D];山东大学;2017年
相关硕士学位论文 前4条
1 王镇乾;水中六价铬在改性玉米秸秆表面的吸附与还原研究[D];华侨大学;2018年
2 房丹丹;榛子壳活性炭的制备及其应用研究[D];沈阳农业大学;2017年
3 崔纪成;棉秆基活性炭的制备及其吸附性研究[D];塔里木大学;2017年
4 马叶;改性活性炭吸附水中六价铬离子的研究[D];南京林业大学;2015年
本文编号：2819085
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