生物質(zhì)活性炭制備及應(yīng)用研究.pdf

1、活性炭(Activated carboN,簡稱AC)是一種利用生物有機(jī)物質(zhì)（如木材、焦炭、石油焦、煤和各種堅(jiān)果殼等）制各的具有發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)和大比表面積的多孔炭材料，是一種優(yōu)質(zhì)的吸附劑。隨著工業(yè)的發(fā)展，其應(yīng)用越來越廣泛。目前已廣泛應(yīng)用于環(huán)保領(lǐng)域、食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)業(yè)和其他各個(gè)領(lǐng)域中。近年來，對活性炭研究的熱點(diǎn)之一是利用廉價(jià)的農(nóng)林廢棄物為原料和簡單清潔的工藝來制各經(jīng)濟(jì)效益高吸附性能好的生物質(zhì)活性炭。若將農(nóng)林廢棄物有效地加以利用，變廢為寶

2、，不但能夠創(chuàng)造一定的經(jīng)濟(jì)效益，還可以減小其對環(huán)境的污染，達(dá)到以廢治廢的目的。
　　 本文首先以生物質(zhì)（玉米芯、稻殼和花生殼）為原料，在自行搭建的生物質(zhì)制備活性炭的實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行了生物質(zhì)制備活性炭的實(shí)驗(yàn)研究，系統(tǒng)地研究了活化溫度、活化時(shí)間、浸漬比和浸漬時(shí)間等活化、物化特性。分別采用物理活化法和化學(xué)活化法，改變炭化和活化條件制備出比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)不同的活性炭。使用ASAP2020M型孔徑分析儀分析了活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)。對活性炭的表面

3、結(jié)構(gòu)特征以及生物質(zhì)的不同情況下的熱解歷程進(jìn)行了研究，討論并比較了兩種方法制備出的活性炭的吸附性能的強(qiáng)弱和得率的大小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：活化條件和浸漬條件是最重要的影響因素。物理活化法制備的最佳活性炭的比表面積為924.48m2/g，得率26.18％?；瘜W(xué)活化法制備的最佳活性炭的比表面積為1200.04m2/g，得率34％。雖然，化學(xué)活化法比表面積和得率最大，但是，綜合考慮制備工藝的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保價(jià)值可知，物理活化法制備的活性炭具有較高的經(jīng)濟(jì)

4、效益和環(huán)保價(jià)值。
　　 最后，在生物質(zhì)制備活性炭的基礎(chǔ)上，研究了制備的活性炭對亞甲基藍(lán)的吸附平衡和動(dòng)力學(xué)以及對煙氣中汞的吸附特性。為其在印染廢水處理和煙氣脫汞方面的應(yīng)用給出了一定的理論依據(jù)。在活性炭對亞甲基藍(lán)的吸附平衡和動(dòng)力學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Freundlich吸附等溫線模型更能夠準(zhǔn)確地描述亞甲基監(jiān)在活性炭上的吸附相平衡。活性炭吸附亞甲基藍(lán)的Freundlich吸附等溫線表達(dá)式為：logqe=10g59.293+0.42

5、10gCe。動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)符合準(zhǔn)二級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型，準(zhǔn)二級反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型更能夠準(zhǔn)確地描述咂甲基藍(lán)在活性炭上的吸附過程。制備的活性炭可以有效地吸附去除水溶液中不同濃度范圍的亞甲基藍(lán)溶液，而且去除效果較佳，是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ奈絼?。在活性炭對煙氣中汞的吸附特性的?shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：制備的活性炭和商業(yè)活性炭有著相同的脫汞能力，商業(yè)活性炭對汞的最大吸附效率為53.5％，物理活化法制備的活性炭對汞的最大吸附效率為47.5％，化學(xué)活化法制各的活性炭