牛骨基分級(jí)多孔炭材料的制備及其吸附性能研究.pdf

1、含有六價(jià)鉻(Cr(Ⅵ))、苯酚的廢水不僅來(lái)源廣泛而且毒性大，嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康和生態(tài)安全，因此研究開(kāi)發(fā)高效的含Cr(Ⅵ)和含酚廢水處理方法具有重要意義。吸附法由于其價(jià)格低廉和操作簡(jiǎn)單，在廢水處理領(lǐng)域受到較多關(guān)注，研究開(kāi)發(fā)具有高吸附容量、快速吸附且可循環(huán)利用的吸附劑材料，是實(shí)現(xiàn)高效吸附Cr(Ⅵ)和酚類(lèi)化合物的關(guān)鍵。多孔炭材料由于具有大比表面積、發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和豐富的基團(tuán)，成為廢水處理領(lǐng)域常用的吸附劑。本文采用天然生物質(zhì)牛骨為前驅(qū)體，通過(guò)碳化

2、制備了具有超高比表面積且表面摻氮的分級(jí)多孔炭材料，用于含Cr(Ⅵ)和含酚廢水處理，系統(tǒng)研究了分級(jí)多孔炭物化特性對(duì)吸附性能的影響機(jī)制。
　　首先，將含有天然成分羥基磷灰石和膠原蛋白的牛骨進(jìn)行預(yù)碳化-氫氧化鉀(KOH)活化，制備了具有微孔-中孔和大孔的分級(jí)多孔炭材料。通過(guò)改變碳化溫度和KOH用量調(diào)控了分級(jí)多孔炭的比表面積和孔結(jié)構(gòu)分布。結(jié)果表明，當(dāng)碳化溫度800℃時(shí)，分級(jí)多孔炭比表面積較高(2687 m2 g-1)，其微孔比例為44％，

3、氮摻雜量為2.31％;在同一碳化溫度下，KOH用量增加導(dǎo)致分級(jí)多孔炭比表面積和微孔比例增大，氮摻雜量下降。
　　其次，將制備的分級(jí)多孔炭用于吸附Cr(Ⅵ)，研究了溶液pH值、吸附時(shí)間、Cr(Ⅵ)初始濃度、溫度等對(duì)吸附性能的影響規(guī)律，建立了吸附熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。研究發(fā)現(xiàn)，pH值是影響顯著的一個(gè)因素，pH=2.0為最佳值;Langmuir等溫吸附模型可以充分描述其吸附過(guò)程，而準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)表明了其吸附動(dòng)力學(xué)行為。進(jìn)一步研究表明，分級(jí)多

4、孔炭吸附Cr(Ⅵ)是自發(fā)吸熱過(guò)程，在30℃時(shí)吸附量最大，可達(dá)500 mg g-1，是商業(yè)吸附劑Norit CGP炭的1.35倍。吸附-脫附循環(huán)測(cè)試結(jié)果表明，分級(jí)多孔炭具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性，經(jīng)5次循環(huán)后，Cr(Ⅵ)吸附量保持率為75％。
　　最后，將制備的分級(jí)多孔炭用于吸附處理含酚廢水，研究了操作條件對(duì)吸附性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，分級(jí)多孔炭對(duì)苯酚的吸附容量大、溶液pH值適應(yīng)性好，當(dāng)pH值在2-9范圍內(nèi)，吸附量穩(wěn)定，最高可達(dá)431m