活性炭的制備、改性及其對Cd2+的吸附性能.pdf

1、近年來，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展，含重金屬離子廢水造成了嚴(yán)重的環(huán)境危害。因此，研究開發(fā)一種實用高效去除廢水中重金屬離子的方法及材料已成為該領(lǐng)域的研究重點。目前，去除廢水中重金屬離子的方法主要有離子交換法、膜分離技術(shù)及吸附法等，其中，吸附法因具有適應(yīng)范圍廣、凈化效率高、吸附劑可循環(huán)使用等優(yōu)點，而成為去除水中重金屬離子最有效快捷的方法?；钚蕴恳蚓哂胸S富的孔結(jié)構(gòu)是一種多孔優(yōu)良的吸附材料，具有巨大的比表面積及豐富的表面官能團(tuán)，因而被廣泛應(yīng)用于污水凈化

2、等環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。
　　本文以新疆豐富的煤炭資源及農(nóng)林廢棄物棉桿為原料通過化學(xué)活化的方式，制備了煤基活性炭和棉稈基活性炭，對其進(jìn)行了HN O3、H2 O2及等離子體表面化學(xué)改性,并采用紅外光譜、boehm滴定、氮氣吸脫附曲線和孔結(jié)構(gòu)測定活性炭改性前后的表面物理化學(xué)性質(zhì)。探討了其對Cd2+的吸附，通過研究Cd2+初始濃度、吸附時間及pH值對改性活性碳吸附Cd2+的影響，探討了其吸附機(jī)理。其主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）以庫車煤為

3、原料，KOH為活化劑，堿碳比為1:2的條件下活化制備煤基活性炭，發(fā)現(xiàn)其Cd2+的吸附量僅為6.8 mg/g。然而經(jīng)過硝酸、過氧化氫及等離子體改性后，對Cd2+的吸附量顯著提高，其中用90％（v/v）的硝酸改性效果最好。吸附量最大可達(dá)88mg/g，是未改性活性炭吸附量的13倍。通過對改性活性炭吸附性能研究，得出其最佳吸附條件為Cd2+濃度100mg/L、平衡時間1 h及溶液的pH值6。并且發(fā)現(xiàn)活性炭對Cd2+的吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)和L

4、angumir模型。
　?。?）以沙灣棉桿為原料，磷酸作活化劑，通過快速高效的微波空氣法制備棉桿基活性炭。通過調(diào)節(jié)活化溫度、磷料比、煅燒時間，優(yōu)化生物質(zhì)活性炭的制備工藝，結(jié)果表明溫度250℃，磷料比1:1，時間10 min時為最佳制備條件，制備的棉桿基活性炭對重金屬Cd2+有良好的吸附效果，吸附量可達(dá)到28mg/g。
　?。?）將上述最佳條件制備的棉桿基活性炭經(jīng)硝酸、過氧化氫及等離子體改性后對 Cd2+的吸附性能都有不同程度

5、的提高。通過對過氧化氫改性后活性炭的Cd2+吸附性能研究，得出其最佳吸附條件為Cd2+濃度80mg/L、平衡時間1 h及溶液的pH值6，吸附量可達(dá)58 mg/g，是未改性活性炭吸附量的2倍。通過熱力學(xué)和動力學(xué)研究，準(zhǔn)二級動力學(xué)和La ngumir模型能更好的描述過氧化氫改性活性炭的吸附過程。通過探討等離子體改性時間的影響，發(fā)現(xiàn)3 min改性可使活性炭達(dá)到最佳吸附效果。通過對其吸附性能研究，得出最佳吸附條件為 Cd2+濃度80mg/L、平