高比表面積稻殼基活性炭制備及其在廢水處理中應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著廢水污染的日益嚴重,活性炭吸附劑(尤其是高比表面積的)應用越來越廣泛。而其傳統(tǒng)原料煤屬于不可再生資源且成本較高,故本文選用廉價易得的稻殼作為原料。當前稻殼應用的難題是其中的高灰分(主要是SiO2)阻塞了活性炭的孔結構,而常用的活化劑ZnCl2和H3PO4不能有效除去灰分,且活化前需浸漬處理。鑒于此,本文采用新型的NaOH干法活化工藝制備活性炭材料。并考察炭化溫度(400~700℃)、活化溫度(600~900℃)、堿碳比(1~4)、活

2、化方法(干法與浸漬)對活性炭比表面積的影響。進一步選用有代表性的廢水污染物苯酚(有機小分子)、亞甲基藍(有機大分子)、硝酸鹽(無機離子)、汞離子(重金屬離子)為吸附質,系統(tǒng)研究了活性炭對其的吸附,分析探討了吸附機理及吸附模型。
   活性炭材料的結構與性質通過N2吸附-脫附分析、熱分析、X射線衍射、紅外光譜、掃描電子顯微鏡等手段表征。分析了活性炭的孔發(fā)育機理,表明當微孔的形成與消失速率相等時,樣品可獲得最大的比表面積。結果發(fā)現,

3、當炭化溫度600℃,活化溫度800℃,堿碳比3,采用干法活化時,所獲得的活性炭比表面積最大,達2841m2/g,遠大于用浸漬法制得樣品的933m2/g。同時,經濟分析表明產品售價40元/kg,遠高于其成本25.78元/kg,則毛利率達35.6%。這表明干法活化是種簡便有效制備低成本、高比表面積活性炭的方法。
   對廢水污染物的吸附研究發(fā)現,活性炭對4種污染物的吸附數據均符合Langmuir方程和偽二級動力學方程,表明其吸附主要

4、是單分子層吸附。15℃下,活性炭對苯酚、亞甲基藍、硝酸鹽、汞離子的最大吸附量分別為271.0、822.8、66.0、342.0mg/g。并表明,活性炭對苯酚的吸附以物理吸附為主(71%),化學吸附為輔(29%)。在此基礎上,建立了一個活性炭有效孔對有機物的液相單層吸附模型。通過理論計算與實驗數據對比,表明該模型的吻合度較好。
   研究認為,采用新型的干法活化制備比表面積高、生產成本低的稻殼基活性炭,并以其處理廢水污染物,效果良

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