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《天津理工大学》 2015年
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以芦苇为原料多种活性炭材料的制备及其吸—脱附性能研究

崔颖  
【摘要】:孔隙发达、吸附性强,活性炭因此在水处理行业中应用广泛。为适应市场经济性的需求,近年来,农林副产品逐步成为活性炭制备原料的重要选择。芦苇是一种分布广泛的草本植物,具有高生物量、生长周期短、再生力强等优点,在造纸、畜牧、医药等诸多行业均有应用,但在活性炭领域,对其的研究相对较少,且在比表面积和吸附能力方面,并不理想。探究以芦苇为原料制备活性炭,不仅可以进一步开发芦苇的用途,更能拓宽活性炭制备原料的选择。本文以芦苇为基本原料,通过化学活化法,制备出芦苇杆活性炭、芦苇纤维素活性炭及芦苇纤维素纤维活性炭,并对产物的产率、比表面积及孔结构、表面化学特性、吸脱性进行了探究,具体包括:一,直接以芦苇杆为原料,以K2CO3为活化剂,在活化温度650~900℃、混合比0~3下,制备出芦苇杆活性炭(RAC)。结果显示,RAC的产率为61.72~75.34%,BET比表面积为84.92~1000.46 m2/g,微孔丰富(体积占总孔体积的比例在77%以上)且孔径集中在0.37~0.54 nm,表面含有丰富的官能团,样品吸附亚甲基蓝(MB)量的大小对应其BET比表面积的大小。其中,BET比表面积和对MB的吸附量均显示最佳制备条件为850℃、混合比为1,该样品(RAC-850-1)在30℃下,对MB的吸附数据符合Langmuir模型、准二阶动力学模型,最大单层吸附量高达704.23 mg/g,吸附机制主要为膜扩散,同时,不同温度下吸附的热力学数据表明,RAC-850-1对MB的吸附为自发、放热和熵增的过程。脱附实验中,用95 vol.%的乙醇溶液对吸附饱和RAC-850-1进行解吸,一次再生率为85.15%。二,先从芦苇杆中提取纤维素,再用氮甲基吗啉氧化物(NMMO)溶解纤维素,经干湿法喷丝制成芦苇纤维素纤维,分别以芦苇纤维素和芦苇纤维素纤维为原料,按RAC-850-1的制备条件,制得了芦苇纤维素活性炭(RCAC-850-1)和芦苇纤维素纤维活性炭(RCFAC-850-1)。结果显示,RCAC-850-1和RCFAC-850-1的比表面积分别为1112.69 m3/g和811.18 m3/g,微孔体积分别占总孔体积的77.85%和78.84%,30℃下的最大单层吸附量分别为735.29 mg/g和632.91 mg/g,用95 vol.%的乙醇溶液解吸后的一次再生率分别为84.03%和83.82%,除此之外,在孔径分布、官能团、吸附数据模拟、热力学方面,与RCAC-850-1相似。
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ424.1

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