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、膜分離技術及吸附法等，其中，吸附法因具有適應范圍廣、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富的孔結構是一種多孔優(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，因而被廣泛應用于污水凈化

2、等環(huán)境保護領域。
　　本文以新疆豐富的煤炭資源及農林廢棄物棉桿為原料通過化學活化的方式，制備了煤基活性炭和棉稈基活性炭，對其進行了HN O3、H2 O2及等離子體表面化學改性,并采用紅外光譜、boehm滴定、氮氣吸脫附曲線和孔結構測定活性炭改性前后的表面物理化學性質。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，探討了其吸附機理。其主要研究內容如下：
　　（1）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)現其Cd2+的吸附量僅為6.8 mg/g。然而經過硝酸、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)現活性炭對Cd2+的吸附過程符合準二級動力學和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。通過調節(jié)活化溫度、磷料比、煅燒時間，優(yōu)化生物質活性炭的制備工藝，結果表明溫度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，吸附量可達到28mg/g。
　?。?）將上述最佳條件制備的棉桿基活性炭經硝酸、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58 mg/g，是未改性活性炭吸附量的2倍。通過熱力學和動力學研究，準二級動力學和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3 min改性可使活性炭達到最佳吸附效果。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