生物质炭材料的制备及其对金属离子吸附性能的研究

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活性炭是一种疏松多孔的含碳物质,它凭借比表面积大,孔结构发达及其表面官能团丰富的特点,可以作为很好的吸附剂,应用于人类生活的各个方面,尤其在环境治理方面应用广泛。葵花和豆面作为天然高分子原料,不仅来源广泛,价格低廉,而且富含氮元素,耐高温,使其具有制备高比表面积含氮炭材料的潜力。本实验以葵花盘和豆面为原料,采用不同的活化条件和炭化条件制得了一系列炭材料,并利用红外光谱仪、扫描电子显微镜、氮气物理吸附仪等对样品的官能团结构、表面形貌、孔结构等进行了表征。采用静态法研究了所制备的各种炭材料对各种金属离子的吸附性能。结果表明:用蒸馏水和浓氨水分别活化提取果胶后的葵花盘制备炭材料的最佳优化条件为:活化温度800℃,活化剂浓氨水。在此条件下制得活性炭的比表面积为370.6m2·g-1,最可几孔径为1.927nm,对Cu2+的吸附量达到124.4mg·g-1。用盐酸活化葵花盘制备炭材料的最佳优化条件为:盐酸浓度为0.1mol.L-1,活化温度为750℃,在此条件下制得活性炭的比表面积为421.3m2·g-1,平均孔径为2.340nm,其对Ce3+和Al3+混合溶液中的Ce3+具有很好的吸附选择性,选择性系数为2.87。用不同的碱活化葵花盘制备炭材料的最佳优化条件为:碱的种类KOH、碱炭比0.2:1、活化温度750℃,在此条件下制得活性炭的比表面积618.1m2·g-1,最可几孔径为2.060nm,其对Al3+和La3+混合溶液中的Al3+具有很好的吸附选择性,选择性系数达到了9.70。用KOH活化豆面制备炭材料的最佳优化条件为:碱炭比3:1,活化温度为700℃,在此条件下制得活性炭的比表面积为302.5m2·g-1,最可几孔径为2.077nm,其对Al3+、Ce3+和La3+的混合溶液中的Al3+具有很好的吸附选择性,选择性系数分别达到了4.24和10.1。
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