论文部分内容阅读
本文以香蒲绒为原料,采用磷酸活化法制得比表面积高、吸附效果好的活性炭。在对其进行物化表征的基础上,研究了香蒲绒活性炭对含酚废水的吸附性能。采用一定方法对吸附饱和的活性炭进行解吸试验,对其再生利用进行研究。通过正交试验,确定最佳活性炭制备的工艺条件为:H3P04溶液质量分数为40%,固液质量比2.5:1,浸渍时间12h,活化温度400℃,活化时间1h。采用比表面积分析仪、SEM、元素分析、FTIR、Boehm滴定及等电点等方法对制备出的活性炭的物理化学性质进行表征。结果显示香蒲绒活性炭表面粗糙不平,分布着大量孔道,呈现不规则多孔结构;比表面积高达890m2/g,平均孔径3.88nm,以中孔为主;采用磷酸活化法制备的香蒲绒活性炭,其碳元素含量远高于原料中碳的含量;活性炭表面存在一些含氧功能基团,其中表面酸性基团含量占绝对优势,又以羧基和酚羟基为主;且等电点约为5.13。为了验证香蒲绒活性炭对2,4-二二氯酚和2,4,6-三氯酚的吸附效果,考察了溶液初始浓度、震荡时间、pH、温度对吸附作用的影响,并结合动力学和热力学模型对吸附机理进行了探讨。吸附实验结果表明,香蒲活性炭对2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚的吸附量高达142.86mg/g和192.31mg/g,吸附效果非常好。酸性条件对2,4-二氯酚和2,4,6-三氯酚的吸附有利。同2,4-二氯酚相比,pH值对2,4,6-三氯酚的吸附效果影响较大,这与吸附质的性质有关。吸附动力学研究表明,伪二级动力学模型可以很好的反映香蒲绒活性炭对两种污染物的吸附过程,表明此吸附过程为一化学吸附过程。颗粒内扩散模型曲线反映出吸附过程的不同阶段:氯酚分子先是快速通过液膜聚集在活性炭外表面上;进而通过孔道进入内部,在内表面上发生吸附;随着内表面吸附量的增加,内扩散阻力增大,扩散速度不断下降,最终达到吸附平衡。这表明颗粒内扩散过程并非唯一的控制步骤,吸附过程还会受到其它动力学过程的影响。吸附热力学研究表明Freundlich等温方程比Langmuir等温方程和Tempkin等温方程更适合描述香蒲绒活性炭对两种污染物的吸附热力学特性,说明香蒲绒活性炭吸附二氯酚和三氯酚的过程可能是一个涉及吸附质分子间相互作用的多分子层吸附过程;吸附热力学研究表明此吸附过程是非自发的放热反应。对吸附饱和的香蒲绒活性炭使用高温加热法进行再生,结果表明,再生后的香蒲绒活性炭仍然保持着较高的吸附性能,具有较好的再生利用效果。