半焦基活性焦的制备及对水溶液中的二价Pb和Cd离子的吸附性能研究

发布时间：2021-05-08 19:50

　　利用吸附法处理重金属废水时,煤基和生物质基颗粒状活性炭被广泛用作吸附剂。其中,煤基颗粒状活性炭具有产量高的优点,然而因煤的价格高而导致活性炭的制备成本高;而生物质活性炭虽然具有成本低的优点,但一般生产规模非常小,无法满足市场需求。因此,人们迫切开发高产量、低成本的活性炭,用来满足污水处理领域的巨大需求。因此,本文尝试以价格低廉、来源广泛的半焦粉为主要原料,以二氧化碳和水蒸气为活化剂制备柱状活性焦（一种特殊的活性炭）。主要研究包括,活性焦的制备工艺优化、活性焦对水溶液中Cd²⁺和Pb²⁺去除效果评价及吸附机理和动力学。具体研究内容及结果如下:（1）在活性焦的制备过程中,采用微波加热进行炭化前驱体所用时间仅为常规电加热炭化所用时间的1/35。压汞分析表明,微波炭化得到炭的孔渗透率比电加热得到炭的孔渗透率高出3倍多。（2）水蒸气活化法制备活性焦（H₂O-AC）时,最优工艺条件为,活化温度为850℃、水蒸气流量为2m20L/min、活化时间为240min。此条件得到的活性焦的碘吸附值达到725mg·g^-1,... 

【文章来源】：辽宁科技大学辽宁省

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
1.绪论
    1.1 重金属废水概述
        1.1.1 重金属废水性质和特点
        1.1.2 重金属废水来源和危害
        1.1.3 重金属废水处理方法
    1.2 活性焦的概述
        1.2.1 活性焦的结构和性质
        1.2.2 活性焦用于脱硫脱硝
        1.2.3 活性焦在污水处理方面的应用
    1.3 活性焦的制备
    1.4 半焦粉的概述
    1.5 本课题研究内容及技术思路
2.实验部分
    2.1 实验材料
        2.1.1 原料的粉碎及工业分析
        2.1.2 热重分析
    2.2 实验设备、仪器及相关试剂
    2.3 活性焦的制备工艺及具体操作过程
        2.3.1 活性焦成型
        2.3.2 活性焦炭化
        2.3.3 活性焦活化
    2.4 活性焦的性能表征
        2.4.1 活性焦收率计算
        2.4.2 压汞测试
        2.4.3 碘吸附值测定
        2.4.4 耐磨强度测定
        2.4.5 抗压强度测定
        2.4.6 BET比表面积及孔径分布
        2.4.7 傅里叶红外分析
        2.4.8 XRD分析
        2.4.9 扫描电子显微镜(SEM)
        2.4.10 透射电子显微镜(TEM)
        2.4.11 X射线电子能谱(XPS)
        2.4.12 X射线能谱(EDS)
        2.4.13 Boemh滴定法测定酸碱性官能团总量
        2.4.14 重金属离子吸附
        2.4.15 脱吸附实验及循环吸附性能测试
3.水蒸气活化法制备活性焦及对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附性能研究
    3.1 微波法炭化活性焦前驱体
        3.1.1 炭化时间对比
        3.1.2 SEM分析
        3.1.3 压汞(MIP)分析
    3.2 水蒸气活化法制备活性焦工艺研究
        3.2.1 活化温度对活性焦性能的影响
        3.2.2 活化时间对活性焦性能的影响
    3.3 活性焦结构分析
        3.3.1 比表面积和孔径分布
        3.3.2 红外表征
        3.3.3 XRD分析
        3.3.4 Boehm滴定法分析
    3.4 活性焦对Cd~(2+)和Pb~(2+)的吸附
        3.4.1 标准工作曲线绘制
        3.4.2 活性焦投入量对吸附性能的影响
        3.4.3 溶液pH对吸附性能的影响
        3.4.4 吸附时间对吸附性能的影响
        3.4.5 溶液初始浓度对吸附性能的影响
        3.4.6 吸附温度对吸附性能的影响
    3.5 本章小结
4.CO_2 活化法制备活性焦及对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附性能研究
    4.1 CO_2活化法制备活性焦工艺研究
        4.1.1 活化温度对活性焦性能的影响
        4.1.2 CO_2流量对活性焦性能的影响
        4.1.3 活化时间对活性焦性能的影响
    4.2 产品结构表征
        4.2.1 比表面积和孔径分布
        4.2.2 红外表征
        4.2.3 XRD表征
        4.2.4 Boehm滴定法分析
    4.3 CO_2-AC对 Cd~(2+)和Pb~(2+)的吸附
        4.3.1 活性焦投入量对吸附性能的影响
        4.3.2 溶液pH对吸附性能的影响
        4.3.3 吸附时间对吸附性能的影响
        4.3.4 溶液初始浓度对吸附性能的影响
        4.3.5 吸附温度对吸附性能
        4.3.6 吸附循环性能
    4.4 本章小结
5.活性焦吸附Cd~(2+)和Pb~(2+)机理及动力学研究
    5.1 活性焦吸附前后结构研究
        5.1.1 SEM和 TEM
        5.1.2 X射线能谱表征(EDS)
        5.1.3 XRD表征
        5.1.4 傅里叶红外(FTIR)
        5.1.5 X射线光电能谱(XPS)
    5.2 吸附动力学研究
    5.3 吸附等温模型研究
    5.4 本章小结
6.结论
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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本文编号：3175899