桉木基活性炭的制备及应用

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以桉木废弃物为原料,采用正交实验优化了活性炭的工艺条件。结果表明,微波-磷酸法制备活性炭的较优工艺条件为:磷屑比2:1,磷酸浓度为60%,浸渍时间36h,辐照时间为25min的条件下,在该条件下所制备的活性炭(A-10)的得率为38.80%,苯酚吸附值158mg·g-1,亚甲基蓝吸附值达到235mg·g-1,比表面积为923m2.g-1;微波-氯化锌法制备活性炭的较优工艺条件为:锌屑比为2,pH值为2,浸渍时间为16h,活化时间为23min,在该条件下所制备的活性炭(C-2)的得率为33.67%,苯酚吸附值为101.18mg.g-1,亚甲基蓝吸附值达到255mg.g-1,碘吸附值1124mg.g-1、铬吸附值6.29mg.g-1,比表面积达到1656m2.g-1;马弗炉-氢氧化钾法制备活性炭的较优工艺条件为:碱炭比为4:1,活化时间为30min,活化温度为900℃,在该条件下制备的活性炭(B-7)的得率为26.27%,亚甲基蓝吸附值308mg·g-1,碘吸附值1938mg.g-1,比表面积达到1578m2·g-1;马弗炉-氢氧化钠制备活性炭的较优工艺条件为:碱炭比为2:1,活化时间为30min,活化温度为700℃,在该条件下所制备的活性炭(D-1)的得率为13.32%,碘吸附值为899mg·g-1,比表面积达到1153m2.g-1。在浸渍比2:1,磷酸浓度60%,浸渍时间28h,活化时间为2h,活化温度为600℃的条件下,使用管式炉-磷酸法制备出的活性炭(A-11)的比表面积达到1697m2·g-1;使用管式炉对原来在碱炭比为3、活化时间为35min、活化温度为900℃的条件下马弗炉-氢氧化钾法制备的活性炭进行再活化,当活化时间为1h,活化温度为900℃时所制备出的活性炭(B-15)比表面积达到1677m2·g-1;使用管式炉对在碱炭比为2:1、活化时间为30min、活化温度为700℃的条件下,使用马弗炉-氢氧化钠法制备的活性炭再活化,在活化时间为1h,活化温度为800℃的条件下所制备出的活性炭(D-10)比表面积增加到1364m2·g-1,碘吸附值增加到1173mg·g-1,得率下降至6.54%。活性炭A-11、B-7、C-2,D-1的平均孔径分别为4.025nm、2.420nm、2.871nm、2.271nm活性炭A-11吸附-脱附等温线线型接近Ⅳ型等温线,C-2接近于Ⅰ型与Ⅳ型的组合形状,B-7、D-1属于Ⅰ型等温线。选取的活性炭样品X衍射图谱有比较明显的石墨微晶特征峰,经过电镜观察可见活性炭的多孔、多层微观结构,使用酸碱滴定法结合红外光谱分析可知所制备的活性炭表面存在羧基、羟基、内酯基、酚羟基等多种含氧官能团。活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附量与溶液的酸度件密切相关,其吸附量、吸附速率随着温度的增加而上升。活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附的吸附动力学符合Lagergren二级吸附动力学模型,本次试验选取的使用氯化锌法制备的活性炭C-6对Cr(Ⅵ)有良好的吸附性能,具有一定的应用前景。
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