论文部分内容阅读
活性炭作为一种优质吸附材料,具有独特的孔隙结构和表面官能团,目前已广泛应用于食品加工、环境保护、军事化学防护等诸多领域。杜仲叶林枝木是杜仲叶林模式综合开发的副产品,叶林模式的枝木组织致密、数量多,但利用程度较低。本文针对杜仲叶林枝木的利用现状,选择杜仲叶林枝木为制备活性炭的原料,详细探讨制备杜仲叶林枝木活性炭过程中各个单因素对其吸附性能的影响,优化活性炭制备工艺,以期为工业化生产提供理论参考,拓宽了制备活性炭的原料来源,并将最佳工艺下制备出的杜仲叶林枝木活性炭应用于吸附。本文分别选取H3PO4为活化剂化学活化法制备杜仲叶林枝木活性炭,通过考察活化剂质量浓度、活化温度、活化时间、浸渍时间、液料比等因素,对制备的活性炭吸附性能的影响,应用正交设计优化单因素试验,得出制备活性炭的最佳制备工艺如下：ZnCl2活化法制备杜仲叶林枝木活性炭的最佳工艺条件为：ZnCl2溶液质量浓度为35%、液料比4.0:1、活化温度为600℃、活化时间为180min、浸渍时间15h,在此条件下制得的杜仲叶林枝木活性炭吸附剂的得率为32.3%,碘吸附值为1210.8mg/g,亚甲基蓝吸附值为216.5mg/g;H3PO4活化法制备杜仲叶林枝木活性炭吸附剂的最佳工艺条件为：H3PO4溶液浓度为40%、液料比4.5、活化温度为500℃、活化时间为180min、浸渍时间6h。在此条件下制备的杜仲叶林枝木活性炭吸附剂的得率为35.69%,1028.94mg/g;亚甲基蓝吸附值为149.56mg/g。上述两种方法制备出的活性炭,均达到了GB/T13803.2—1999《木质净水用活性炭》一级品标准(碘吸附值1000mg/g,亚甲基蓝吸附值90mg/g)。应用红外光谱、扫描电镜表征了活性炭的孔隙结构和表面官能团。ZnCl2和H3PO4活性炭红外光谱图相似度很高,两种活化剂制备的活性炭表面官能团大致相同。经分析,活性炭表面可能含有羧基、羟基、酚羟基等官能团。。扫描电镜的分析结果可知：与CK活性炭相比,H3PO4活化剂制备的活性炭表面孔隙发达,比表面积高,但没有ZnCl2为活化剂制备的活性炭表面结构复杂。以ZnCl、H3PO4为活化剂最佳工艺条件下制备的杜仲叶林枝木活性炭与商品活性炭(CK),共同对模拟废水中Cr(Ⅵ)吸附试验表明：ZnCl2活性炭>H3PO4活性炭>商品活性炭(CK),其中ZnCl2吸附效果最好,达到82.3%；3种活性炭对模拟废水中Cr(VI)的能力,在pH1～7时,pH越低越有利于活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附,反之,则不利于吸附,由此试验结果可知,最佳吸附pH为1.0～3.0;共存离子Pb2+能显著促进吸附,而共存离子Zn2+则对吸附影响不大；随着吸附时间的增加,3种活性炭对Cr(VI)的吸附效果增加,在时间30min时趋于饱和。