山核桃壳基水热炭的制备及其对碱性染料的吸附性能研究

发布时间：2021-05-10 19:35

　　利用生物质废弃物制备炭材料,不仅为废弃物的分类和资源化利用提供新的思路,减少环境污染,还满足了对生物炭等功能性炭材料的巨大需求。利用水热方法制备生物炭,具有无需干燥、能耗低、二次污染少、性质优越等特点,因此越来越受到关注。本论文以东北地区来源丰富的山核桃壳为原材料,采用水热方法制备了山核桃壳基水热炭,考察了制备条件对水热炭吸附亚甲基蓝和和孔雀石绿两种碱性染料的影响,之后对其进行硝酸改性,考察改性条件对炭吸附性能的影响,对最佳水热炭和最佳改性炭都进行了表征和动力学、热力学研究。得到以下结论:（1）最佳水热制备条件是:水热温度240℃,水热时间4h,填充量81%,固液比10%。水热炭化过程为富碳、脱水脱羧过程,半纤维素完全分解而纤维素部分分解,炭的芳香度增加,极性减少,生成了含氧官能团,比表面积和孔含量均显著增加。在水热炭吸附染料过程中,增加炭投加量和延长吸附时间都可以提高染料去除率,通过拟合,吸附过程符合二阶动力学模型和Langmuir热力学模型。（2）通过硝酸改性可以大大提高炭对染料的吸附性能,最佳硝酸改性条件是:硝酸浓度6mol/L,改性时间15min。硝酸改性虽然使得炭的比表面积和... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：44 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 生物炭性质
        1.1.1 化学组分和表面特性
        1.1.2 结构特性
        1.1.3 稳定性特性
    1.2 生物炭的环境效益
        1.2.1 固碳应用
        1.2.2 水环境应用
        1.2.3 农业环境应用
    1.3 生物炭制备方法
        1.3.1 干法热解
        1.3.2 湿法热解
    1.4 水热炭研究现状
        1.4.1 纯碳水化合物
        1.4.2 天然生物质
    1.5 研究目的及意义
    1.6 研究内容
第2章 材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验材料及试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 山核桃壳基水热炭的制备
        2.2.2 最佳水热条件的确定
        2.2.3 最佳制备条件的水热炭吸附染料实验
        2.2.4 硝酸改性水热炭
        2.2.5 最佳改性条件的确定
        2.2.6 最佳硝酸改性条件的改性炭吸附染料实验
        2.2.7 山核桃壳、最佳水热炭和最佳改性炭的表征
    2.3 数据处理
第3章 结果与讨论
    3.1 最佳水热条件的确定
        3.1.1 水热温度的影响
        3.1.2 水热时间的影响
        3.1.3 填充量的影响
        3.1.4 固液比的影响
    3.2 水热炭表面理化性质的表征
        3.2.1 孔性特征
        3.2.2 元素分析
        3.2.3 表面官能团分析
    3.3 水热炭对碱性染料的吸附性能研究
        3.3.1 水热炭投加量对吸附效果的影响
        3.3.2 水热炭吸附动力学
        3.3.3 水热炭吸附热力学
    3.4 最佳硝酸改性条件的确定
        3.4.1 硝酸浓度对炭吸附性能的影响
        3.4.2 硝酸改性时间对炭吸附性能的影响
    3.5 改性炭表面理化性质的表征
        3.5.1 孔性特征
        3.5.2 元素分析
        3.5.3 表面官能团分析
    3.6 改性炭对碱性染料的吸附性能研究
        3.6.1 改性炭投加量对吸附效果的影响
        3.6.2 改性炭吸附动力学
        3.6.3 改性炭吸附热力学
    3.7 三种材料对染料的吸附效果比较
第4章 结论
参考文献
作者简介及在读期间科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]施用生物炭对土壤微生物的影响[J]. 姚玲丹,程广焕,王丽晓,陈环宇,楼莉萍.  环境化学. 2015(04)
[2]玉米秸秆生物炭对苯胺的吸附[J]. 仇银燕,张平,李科林,阙胜峰.  化工环保. 2015(01)
[3]柚子皮生物炭对Cd2+的吸附性能研究[J]. 梁峰,毛艳丽,刘雪平,陈松涛,闫永胜,邵盼阳.  化学试剂. 2015(01)
[4]生物炭对水中五氯酚的吸附性能研究[J]. 郎印海,刘伟,王慧.  中国环境科学. 2014(08)
[5]中国农业生物质资源发电潜力评估[J]. 刘志彬,任爱胜,高春雨,付伟铮,陈晨.  中国农业资源与区划. 2014(04)
[6]油菜（Brassica campestris L.）秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附研究[J]. 石夏颖,赵保卫,马锋锋,张杰西.  兰州交通大学学报. 2014(03)
[7]水热碳的研究进展[J]. 周志伟,张文龙,韩琪胜,马儒超.  江西化工. 2014(01)
[8]水热改性棉铃壳对水中氟的吸附[J]. 吴娟,崔春月,马东.  环境工程学报. 2013(09)
[9]我国城市生活垃圾处理行业2012年发展综述[J]. (Disposal Committee of Urban Domestic Refuse,CAEPI,Beijing 100037,China).  中国环保产业. 2013(03)
[10]水热炭化餐厨垃圾制备纳米铁/炭复合材料[J]. 吴倩芳,吴建芝,张付申.  环境工程学报. 2013(02)

硕士论文
[1]生物炭的环境吸附行为及在土壤重金属镉污染治理中的应用[D]. 丁华毅.厦门大学 2014



本文编号：3179936