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《西北农林科技大学》 2015年
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棉花基活性炭纤维的制备与应用研究

许岩  
【摘要】:本论文以棉花为原料,通过KOH活化法制备了活性炭纤维(ACF),研究了制备工艺中各变量的影响,对活性炭纤维进行了扫描电镜、氮气吸附、IR、XRD、XPS等表征,并考察了活性炭纤维对重金属Cu2+、Pb2+的吸附性能。所得结论如下(1)根据L16(45)正交实验研究发现,制备工艺中各个因素对吸附碘值的影响程度依次是:KOH浓度、炭化温度、预炭化温度、预炭化时间、炭化时间。热重分析研究表明,各个温度阶段ACF的热重损失可以推断出KOH和棉花原料间可能发生的反应,研究了温度升高,棉花纤维向ACF转变过程中失水反应,裂解反应,聚合反应的逐渐发生过程。(2)选取ACF-750℃、ACF-850℃以及空白棉花,电镜分析发现ACF较好的保持了棉花原有的纤维结构,温度升高出现了轻微的纤维断裂现象。比表面积和孔径分布研究表明,氮气的吸附-脱吸附曲线符合Ⅰ型曲线类型,即标准微孔吸附曲线。BET分析发现,ACF主要孔分布为微孔,孔径2 nm,且随着炭化温度的增加,比表面积增大,由此验证了钾离子活化机理。(3)IR光谱研究了流程反应中棉花纤维上-OH的脱落消失过程,证实了产物ACF上主要由C-H、C-C、C=C基团组成。XRD图表明,通过活化反应,棉花的纤维结构发生改变,无定型炭结构出现,且碳含量较高。通过XPS分析得出,产物中主要以C、O两种元素的化合物形式存在,无其他杂质。(4)选取产率较高的正交样9,考察其对重金属Cu2+、Pb2+的吸附性能。结果显示,随着浓度的增加,ACF对Cu2+、Pb2+吸附量先增加后减少,其对Pb2+的吸附效果较显著。温度对ACF吸附重金属Cu2+、Pb2+的影响作用较小,这是由于ACF对金属离子的吸附是物理吸附,不受反应吸放热影响。随着时间的增加,ACF对重金属Cu2+、Pb2+的吸附量先增加后减少,这是由于吸附在一定时间已经达到平衡,时间继续增加,脱吸附反应发生,故吸附量下降。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ342.742

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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