油茶果壳活性炭的制备及其吸附性能研究

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活性炭是一种优良的吸附剂,广泛用于医药、化工、环保、冶金和炼油等行业的脱色、除臭、除杂分离。油茶果壳中含有的大量木质素具有独特的物理结构,是生产活性炭的良好原料。本项目采用减压(真空)化学活化法制备比表面积大和总孔容积高的活性炭,采用真空与化学活化结合的方法来制备高品质活性炭。采用减压(真空)化学活化法制备比表面积大、总孔容积高的高品质活性炭。真空化学活化它能够有效减少易挥发份的二次裂解,制备高品质活性炭。采用减压(真空)化学活化法制备比表面积大、总孔容积高的高品质活性炭,能够有效降低能耗,对环保具有重要意义。以油茶果壳为原料,采用氯化锌为活化剂,在真空条件下热裂解制备活性炭。在通过检测碘吸附及亚甲基蓝吸附,探讨了体系压力、活化温度、活化时间、浸渍比等操作条件对活性炭吸附性能的影响;通过BET、HK方程、BJH方程及DFT理论对其比表面积及孔结构进行表征,利用扫描电镜、红外光谱图分析油茶果壳制备的活性炭的微观结构和表面官能团。实验结果表明,在体系压力为50kPa、升温速率5℃/min、在150℃下炭化4h,然后升温速率为10℃/min时,在450℃活化1h,制备的活性炭碘吸附值、亚甲基蓝吸附值分别为1120mg/g、373.16mg/g,比表面积为2023.15m2/g,总孔体积为2.34cm3/g,平均孔径为4.63nm,减压条件制备的活性炭具有优良的吸附性能。论文也探讨了体系压力、活化温度、活化时间、剂料比对油茶果壳活性炭对二苯并噻吩吸附性能的影响。研究了真空制备油茶果壳活性炭对二苯并噻吩吸附的动力学、吸附等温线和热力学特征。结果表明,在体系压力为50kPa,在150℃下炭化4h,在450℃活化1h,制备的活性炭脱硫率可达到68.93%。准二级动力学方程能更好地描述二苯并噻吩在活性炭上的吸附动力学行为,相关系数都大于0.999,其中Freundlich吸附等温线模型能够更好的描述整个吸附过程,吸附为优惠吸附。吸附热力学表明,ΔH0>0活性炭吸附二苯并噻吩为吸热反应,吸附吉布斯自由能ΔG0的值为负数,表明反应是自发的过程。论文还讨论了用高锰酸钾改性常压条件下制备的活性炭,对活性炭的吸附条件和改性条件进行研究,实验表明:最佳改性工艺条件为:氧化时间2h,高锰酸钾浓度0.05mol/L,氧化温度75℃。改性后的活性炭较改性前对水中50mg/LCu2+离子溶液的去除率大为提高,去除率达到99%以上,其中,高锰酸钾浓度对Cu2+吸附效果影响较大。用高锰酸钾改性油茶果壳活性炭处理浓度为50mg/L的模拟含铜废水的适宜条件为活性炭用量0.4g,吸附时间5h,在此条件下,用浓度为0.05mol/L的高锰酸钾改性的活性炭对Cu2+的吸附率在99%以上。
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