豆渣基多孔炭材料的制備及其在水處理中的應(yīng)用.pdf

1、隨著社會(huì)工業(yè)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，嚴(yán)重影響著人類(lèi)的生產(chǎn)與生活環(huán)境。另一方面，多孔炭是治理水污染的常用吸附劑，因其具有高的比表面積和優(yōu)良的吸附性能等優(yōu)點(diǎn)而倍受關(guān)注。本文立足于多孔炭材料的制備及其在水處理當(dāng)中的應(yīng)用。為了在有效處理水污染的同時(shí)，大幅度降低水處理劑的成本，使用天然高分子廢棄物為原材料，采用簡(jiǎn)單的方法制備性能優(yōu)良的吸附劑。即：選用資源豐富而且廉價(jià)的天然高分子豆渣為碳前驅(qū)體，制備具有高比表面積以及高吸附性能的多級(jí)孔炭材

2、料，并將其應(yīng)用于模擬染料廢水和重金屬離子廢水的處理當(dāng)中。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴從三種不同孔徑的多孔炭材料出發(fā)，介紹了其不同的制備方法（主要有活化法、軟硬模板法等）、特點(diǎn)以及作為吸附材料在重金屬離子廢水、染料廢水和其它廢水中的應(yīng)用研究進(jìn)展。⑵以新鮮豆渣為原料，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后得到干豆渣（SHR），以干豆渣為碳前驅(qū)體采用一步活化炭化法制備了多級(jí)孔炭材料（SPC-K7）。采用紅外光譜（FT-IR）、X射線光電子能譜（XPS）、掃描電鏡

3、（SEM）、比表面積（BET）以及透射電鏡（TEM）等對(duì)SPC-K7的結(jié)構(gòu)、微觀形態(tài)進(jìn)行了表征和分析，并探討了反應(yīng)過(guò)程中的成孔機(jī)理。結(jié)果表明：所制備的炭材料是一種多級(jí)孔的生物炭材料，其孔徑分布在1m，300nm和1.4nm左右。⑶研究了多級(jí)孔炭材料SPC-K7對(duì)染料（亞甲基藍(lán)、堿性品紅）的吸附性能。考察了被吸附溶液的初始濃度、吸附劑用量、吸附時(shí)間、pH值以及溫度對(duì)吸附效果的影響，并對(duì)其吸附等溫模型和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：SPC-K

4、7對(duì)300 mg/L MB的去除率可達(dá)97.71％，處理后廢水可達(dá)標(biāo)排放。SPC-K7對(duì) MB的吸附符合 Langmuir等溫模型，吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。SPC-K7對(duì)100mg/LBF的去除率高達(dá)98.00%，吸附等溫線同時(shí)符合Langmuir及Frendlich等溫模型，吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。SPC-K7對(duì)吸附MB和BF的pH和溫度適用范圍都較寬。⑷研究了多級(jí)孔炭材料SPC-K7對(duì)廢水中重金屬離子（Pb2+、Cu

5、2+）的吸附性能。考察被吸附溶液的初始濃度、吸附劑用量、吸附時(shí)間、pH值以及溫度等因素對(duì)重金屬離子吸附的影響。并通過(guò)動(dòng)力學(xué)、吸附等溫模型探討其吸附機(jī)理。結(jié)果表明：多孔炭吸附劑對(duì)Pb2+的吸附能力很好。在25℃，[Pb2+]起始=100mg/L，SPC-K7用量0.05g，吸附時(shí)間30 min時(shí)，SPC-K7對(duì)Pb2+的去除率可達(dá)97.78%。通過(guò)對(duì)吸附等溫模型和動(dòng)力學(xué)模型擬合，發(fā)現(xiàn) SPC-K7對(duì)Pb2+的吸附符合Freundlich等

6、溫模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，說(shuō)明SPC-K7對(duì)Pb2+的吸附屬于非均相多分子層吸附，并以化學(xué)吸附為主。SPC-K7對(duì)Cu2+的吸附結(jié)果表明：在25℃，[Cu2+]起始=100mg/L，SPC-K7用量0.05g，吸附時(shí)間30min時(shí)，Cu2+的去除率可達(dá)97.63%。通過(guò)對(duì)其吸附等溫模型和動(dòng)力學(xué)模型擬合，SPC-K7對(duì)Cu2+的吸附符合Freundlich等溫模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，說(shuō)明SPC-K7對(duì)Cu2+的吸附不是單一的單層吸附，SP