混合基生物质活性炭的制备及其对染料的吸附性能研究

【摘要】本文以东北山核桃壳和玉米秸秆为原料，采用磷酸法制备了山核桃壳-玉米秸秆混合基生物质活性炭，运用多种方法对制备的活性炭产品进行表征，并将其用于吸附阳离子染料孔雀石绿和阴离子染料金橙II的试验，探讨了吸附机理。采用单因素法考察了温度、活化时间、磷酸浓度以及两种生物质材料的配比，对活性炭亚甲基兰值、碘值以及产率的影响，并且以单因素实验结果为依据，设计了四因素三水平的正交实验，以亚甲基兰值、碘值、活性炭产率三个指标来评判和确定活性炭的最佳制备条件。实验结果表明，在磷酸浓度为4mol/L，玉米秸秆与山核桃壳质量比为3:7，活化温度400℃，活化时间为1h的条件下，所制备的活性炭性能最优。上述条件制备的活性炭碘值720.5mg/g，亚甲基兰值195.0mg/g，等电点pH=3.45，比表面积BET=1240.93m2/g，并且其孔径以中孔为主，适合应用于去除分子量较大的染料。扫描电子显微镜观察到磷酸法制备的混合基生物质活性炭表面粗糙多孔，傅里叶红外光谱图证明了活性炭表面有含磷官能团的存在，磷酸活化对孔隙的形成起到很大作用。吸附实验表明，在0.1~0.2mm的粒径范围内，虽然混合基生物质活性炭的吸附速率低于商品活性炭，但其吸附量要高于商品活性炭；实验室条件下，混合基生物质活性炭表面带有负电荷，对阳离子染料孔雀石绿的吸附量要大于阴离子染料金橙II，吸附过程均符合伪二阶动力学模型，并且吸附是自发进行的良性吸附。综上，本文以玉米秸秆和山核桃壳作为原料，磷酸作为活化剂，制备出了低能耗、高表观密度、高比表面积和高吸附性能的环境友好型混合基活性炭，对染料吸附性能优良，有望成为新一代的活性炭产品。
【作者】杨婷；
【导师】康春莉；
【作者基本信息】吉林大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】玉米秸秆；山核桃壳；磷酸活化法；孔雀石绿；金橙II；

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