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本文首先采用不同方法对煤基活性炭进行改性处理,考察不同的改性方法对活性炭孔结构和表面官能团等化学性质的影响,以及它们对对硝基苯酚的吸附性能;然后采用不同的加热方式和不同的再生剂在液相中再生饱和活性炭,研究不同再生方法对活性炭再生效果的影响。
在改性方面,不同粒径原始活性炭吸附实验表明,20~30目活性炭粒径较为合适,可用于后续实验。然后在常温下用硝酸、氢氧化钠溶液以及在电炉、微波加热下用蒸馏水、氢氧化钠溶液对原始活性炭ACO进行改性,不同改性活性炭吸附对硝基苯酚结果表明,常温下硝酸改性活性炭ACa的吸附量最小,而微波辅助下氢氧化钠溶液改性活性炭ACb-w的吸附量最大。接着研究微波功率、加热时间和氢氧化钠溶液浓度对改性效果的影响,并采用正交试验得出NaOH溶液浓度为15%、改性时间为20min,微波功率为500W为最优改性条件。
在吸附方面,首先研究不同初始pH值对活性炭ACO吸附对硝基苯酚的影响,随着pH增大,吸附量逐渐下降。然后采用ACO、ACa、ACb-w三种活性炭对对硝基苯酚溶液进行等温吸附和动力学吸附实验,分别采用Langmuir、Freundlich方程对等温吸附结果进行拟合,三种活性炭的吸附行为更符合Freundl ich方程;分别采用伪一级动力学方程、伪二级动力学方程和颗粒内扩散方程对动力学吸附结果进行拟合,伪二级动力学能较好的拟合吸附全过程,伪一级动力学和颗粒内扩散方程都能较好的拟合初始阶段的吸附过程。此外,采用比表面积测定、红外光谱、扫描电镜等对三种活性炭进行孔结构和表面化学性质的表征。
在再生方面,分别在电炉加热和微波加热下将高、低吸附量两种对硝基苯酚饱和活性炭在乙醇、NaOH溶液、乙醇和NaOH溶液等体积混合液三种再生剂中进行液相再生,实验结果表明乙醇和碱混合液的再生效果最好,而且低吸附量饱和活性炭的再生效果较好,此外当微波加热时间为3min时,活性炭的脱附率和再生率都较高。接着分别在电炉和微波加热下对活性炭进行多次再生,随着再生次数的增加,活性炭的吸附量逐渐下降,但微波再生活性炭的吸附量要高于电炉再生活性炭,同时对两种再生活性炭进行孔结构表征。