酸预处理锯末活性炭的制备及其对染料的吸附性能研究

摘要

随着能源危机和环境污染问题的日益严峻，寻求资源丰富、价格低廉、安全可再生的生物质资源作为制备活性炭的原材料，成为国内外学者研究的热点。
　　本文以锯末为原材料，选用磷酸、酒石酸、柠檬酸和甲酸四种不同的酸作为预处理锯末的溶液，采用水热和热解两种炭化技术，制备活性炭样品，对活性炭进行了实验表征。利用吸附等温模型、吸附动力学模型和吸附热力学模型进行活性炭吸附阴离子染料酸性红18和阳离子染料亚甲基蓝的吸附机理分析，考察了活性炭的吸附特性，并对样品的实用性进行了研究，所得结论如下:
　　(1)由一系列表征可知，锯末纤维结构在酸预处理过程中被破坏，不同的酸对其破坏程度不同，对后期活性炭孔洞结构差异的形成具显著影响。酸预处理锯末活性炭表面富含羟基、羰基等官能团。其中，比表面积最大的样品是磷酸预处理锯末活性炭，为1785.35m2/g，且该活性炭样品对酸性红18和亚甲基蓝的吸附能力最强。
　　(2)以磷酸预处理锯末活性炭对酸性红18和亚甲、基蓝进行吸附，研究其吸附规律，结果表明:其对两种染料的吸附均属于单分子层吸附，且最大吸附容量分别为400mg/g和344.83mg/g;活性炭对两种染料的吸附均以化学吸附为主，且对酸性红18的吸附速率要大于对亚甲基蓝的吸附速率;其对两种染料的吸附过程均是自发进行且是吸热的。
　　(3)实用性研究发现:就重复利用性而言，磷酸预处理锯末活性炭吸附酸性红18可重复利用三次’，吸附亚甲基蓝可重复利用两次，而其他酸预处理锯末活性炭吸附两种染料均可重复利用两次;从解吸性能可知，磷酸和酒石酸预处理锯末活性炭吸附两种染料的过程均以化学吸附为主，;甲酸预处理活性炭吸附两种染料的过程均以物理吸附为主;柠檬酸预处理活性炭吸附酸性红18的过程可能以物理吸附为主，伴随化学吸附，其吸附亚甲基蓝的过程以化学吸附为主。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 废水中染料的来源与危害

1．1．1 染料的来源

1．1．2 染料的危害

1．2 染料废水的治理方法

1．2．1 化学法

1．2．2 生物法

1．2．3 物理法

1．3 活性炭在染料废水处理中的应用

1．3．1 制各活性炭的原材料

1．3．2 活性炭的制备方法

1．4 研究意义与内容

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

第二章 实验部分

2．1 实验仪器及试剂

2．1．1 实验原料

2．1．2 实验试剂

2．1．3 实验及分析仪器

2．2 实验方法

2．3 分析方法

2．3．1 场发射扫描电子显微镜

2．3．2 粉末X射线衍射

2．3．3 傅里叶红外光谱仪

2．3．4 X射线光电子能谱仪

2．3．5 含氧官能团测定

2．3．6 氮气物理吸附仪

2．3．7 等电点

第三章 酸预处理锯末制备活性炭的特征

3．1 引言

3．2 实验部分

3．3 酸预处理锯末活性炭的表征

3．3．1 场发射扫描电子显微镜(SEM)

3．3．2 粉末x射线衍射(XRD)

3．3．3 傅里叶红外光谱仪(FT-IR)

3．3．4 X射线光电子能谱仪(XPS)

3．3．5 含氧官能团分析

3．3．6 氮气物理吸附仪(BET)

3．3．7 等电点(pHpzc)

3．3．8 紫外-可见分光光度计(UV)

3．4 本章小结

第四章 磷酸预处理锯末活性炭对染料的吸附研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 磷酸预处理锯末活性炭的制各

4．2．3 溶液中染料浓度测定

4．2．4 吸附试验

4．2．5 活性炭对染料的吸附等温拟合

4．2．6 活性炭对染料的吸附动力学拟合

4．2．7 活性炭对染料的吸附热力学拟合

4．3 结果与讨论

4．3．1 初始浓度对吸附染料的影响

4．3．2 吸附时间对吸附染料的影响

4．3．3 pH值对吸附染料的影响

4．3．4 磷酸预处理锯末活性炭吸附染料的吸附等温分析

4．3．5 磷酸预处理锯末活性炭对染料的动力学分析

4．3．6 磷酸预处理锯末活性炭吸附染料的热力学分析

4．4 本章小结

第五章 酸预处理锯末活性炭的实用性

5．1 实验部分

5．1．1 酸预处理锯末活性炭的制备

5．1．2 酸预处理锯末活性炭的重复利用性研究

5．1．3 酸预处理锯末活性炭的解吸性能研究

5．2 结果讨论

5．2．1 酸预处理锯末活性炭的重复利用性研究

5．2．2 酸预处理锯末活性炭的解吸性能研究

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果