岩沥青制备微/介孔碳材料及其对重金属离子吸附性能研究

发布时间：2022-07-29 17:43

　　本论文基于我国丰富的天然岩沥青矿产资源,以天然岩沥青矿为基础原料,从制备较高比表面积、孔容以及良好孔结构的微/介孔碳材料出发,研究了不同制备条件对微/介孔碳表面形貌和结构的影响,探究了微/介孔碳材料的制备机理,并对其吸附废水中重金属Cd（Ⅱ）的吸附效果和吸附机理进行了分析,主要研究内容如下:（1）基于对岩沥青进行FT-IR、TG、GC和GC-MS分析,可知岩沥青样品中主要成份为烷烃、烯烃、脂肪族化合物、芳香族化合物、环氧化合物和稠环芳烃等。研究了以无水乙醇、石油醚、二甲苯和四氢呋喃作为溶剂对岩沥青萃取率的影响,得到了二甲苯和石油醚比例为1:9条件下对岩沥青进行净化,萃取率高达84.56%。（2）开展了对不同助剂、碳化温度、碳化时间和活化温度对微/介孔碳材料形貌、孔径和孔结构影响的研究,并探究了三维网孔状结构微/介孔碳材料的形成过程。形成过程主要如下:1)模板剂nano-MgO为大孔模板;2)助剂尿素分解和岩沥青热解在反应过程中会产生大量的小分子气体形成微孔;3)活化剂KOH与碳反应会增加微孔以及介孔。在模板剂、助剂和活化剂的综合作用下,得到了最优条件下微/介孔碳材料:以尿素为助剂,碳化... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 多孔碳材料的制备与应用
        1.2.1 制备多孔碳材料的原料
        1.2.2 多孔碳材料的制备方法
        1.2.3 多孔碳材料的应用
    1.3 水体中Cd(Ⅱ)的危害和去除方法
        1.3.1 水体中Cd(Ⅱ)的危害
        1.3.2 水体中Cd(Ⅱ)的去除方法
    1.4 本论文研究意义及内容
        1.4.1 选题依据
        1.4.2 主要研究内容
第二章 实验原料、仪器及表征方法
    2.1 主要原料及试剂
    2.2 主要仪器及设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 天然岩沥青的净化
        2.3.2 微/介孔碳材料的制备
        2.3.3 微/介孔碳材料对水中Cd(Ⅱ)的吸附
        2.3.4 溶液中Cd(Ⅱ)的检测方法
    2.4 岩沥青的分析表征
        2.4.1 热重(TGA)分析
        2.4.2 傅立叶转换红外光谱(FT-IR)分析
    2.5 微/介孔碳材料的分析与表征
        2.5.1 扫描电子显微镜(SEM)分析
        2.5.2 X射线能量色散谱(EDS)分析
        2.5.3 X射线粉末衍射(XRD)分析
        2.5.4 高分辨率透射电子显微镜(TEM)分析
        2.5.5 比表面积(BET)分析
    2.6 吸附性能的评价
        2.6.1 原子吸收光谱(AAS)分析
        2.6.2 X射线光电子能谱(XPS)分析
第三章 岩沥青净化及岩沥青基微/介孔碳的制备
    3.1 引言
    3.2 溶剂对岩沥青萃取的影响
    3.3 岩沥青热解行为和化学组成
        3.3.1 岩沥青热解产物
        3.3.2 岩沥青TG分析
        3.3.3 岩沥青的FT-IR分析
    3.4 岩沥青基微/介孔碳材料的制备
        3.4.1 微/介孔碳材料结构和形貌分析
        3.4.2 碳化温度对微/介孔碳材料形貌和结构的影响
        3.4.3 碳化时间对微/介孔碳材料形貌和结构的影响
        3.4.4 活化温度对微/介孔碳材料形貌和结构的影响
    3.5 微/介孔形成机理研究
    3.6 本章小结
第四章 微/介孔碳材料对重金属Cd(Ⅱ)离子的吸附研究
    4.1 引言
    4.2 吸附性能研究
        4.2.1 不同吸附剂对吸附性能的影响
        4.2.2 不同pH值对对吸附性能影响
        4.2.3 微/介孔碳材料吸附性能研究
        4.2.4 吸附动力学的研究
        4.2.5 吸附等温线
        4.2.6 吸附热力学研究
    4.3 吸附机理研究
    4.4 吸附剂再生性能
    4.5 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
附录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]吸附材料处理重金属废水的研究进展[J]. 王未君,耿存珍.  环境科技. 2014(01)
[2]天然沥青高效利用的基础探析[J]. 姚婷,马玉红,郝敬团,杨宏伟,魏贤勇.  化工时刊. 2013(10)
[3]多孔碳材料的制备[J]. 吴雪艳,王开学,陈接胜.  化学进展. 2012(Z1)



本文编号：3666891