微波辐助制备木质活性炭及对活性蓝吸附性能研究

发布时间：2019-01-22 19:30

【摘要】：活性蓝19染料具有高毒性、难降解等特征,已经对环境产生严重危害,因此,对水体中活性蓝19染料的去除具有重要意义。活性炭(AC)作为一种吸附剂,采用农业废弃物巴旦木壳和夏威夷果壳为原料制备活性炭,利用响应面法优化制备条件,对水体中RB-19染料进行吸附;为了提高目标吸附质的去除效果,对巴旦木壳和夏威夷果壳进行成分测定,探讨不同成分组成对活性炭的结构和吸附性能的影响;为了提高活性炭的重复利用性,对活性炭进行磁性负载并进行微波再生研究,结果如下:以新疆巴旦木壳(AS)为原料,微波加热条件下,使用ZnCl2活化法制备巴旦木壳活性炭(ASAC),以ASAC对亚甲基蓝(MB)的吸附量为响应值,响应面优化法获得了制备ASAC的最佳工艺条件:ZnCl2与AS质量比为2.5:1,微波加热时间15 min,微波功率900 W,最终得到ASAC得率39.67%。通过N2吸附-解吸等温线、SEM、FTIR、XPS等方法对ASAC和AS进行表征。表明ASAC的表面孔隙结构发达,比表面积839.60 m2/g,总孔容0.406 m3/g,碳含量增加而氧元素含量下降。ASAC对RB-19的最大吸附量为316.46 mg/g,并符合二级动力学模型和Langmuir吸附模型,且吸附是自发的吸热过程。选用夏威夷果壳(MNS)为原料,以MNSAC得率和对MB的吸附量为依据,响应面法优化微波加热KOH活化制备MNSAC的最佳工艺条件为KOH和夏威夷果壳质量比为2:1,微波加热时间10 min,微波功率600 W,快速制备活性炭。对MNS和MNSAC进行SEM、FTIR、XPS等表征,发现MNS材料表面的孔隙和官能团发生了显著的变化,MNSAC的比表面积高达为876.77 m2/g,总孔容为0.533 cm3/g,碳含量增加。研究了MNSAC对RB-19的吸附性能,293 K时,MNSAC对RB-19的吸附量达376.81 mg/g,MNSAC对RB-19染料的吸附量随活性炭剂量、pH值增大而减小,随着RB-19溶液的浓度、温度的升高而增大。同时,MNSAC对RB-19的吸附行为符合拟二级动力学、Langmuir模型,且该吸附过程是自发进行的吸热反应。为了研究不同材料的成分与活性炭结构的关系,分别测定了巴旦木壳和夏威夷果壳中纤维素、木质素和半纤维素含量;选出具有差异性配比的原料制备的活性炭,分别是AC-1、AC-4、AC-6、AC-8和AC-9,并对5种ACs进行表面结构、化学组成表征及吸附性能测定;表明AC-4对RB-19的吸附性能最好,具有良好的中孔结构,说明制备活性炭的原料中纤维素含量越高,活性炭形成的中孔结构越好,对RB-19的吸附量越高;而纤维素含量过高也会影响活性炭中孔结构的形成,且对RB-19的吸附是自发的,吸热反应,符合拟二级动力学和Langmuir模型。将活性炭和Fe_3O_4纳米粉末按比例混合,超声条件下将磁性物质Fe_3O_4负载在活性炭上,并研究了磁性MNSAC对RB-19的吸附性能,结果表明,磁性MNSAC对RB-19的最大去除率为86.91%,利用磁分离方法回收磁性MNSAC并用微波辅助加热法对其进行再生工艺,最终,活性炭循环使用5次去除率仍为76.28%。因此,磁性活性炭有利于回收,降低了回收成本,微波辅助再生活性炭是一种有效的再生技术,提高了活性炭的重复利用性。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703;TQ424.1

【参考文献】