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褐煤活性炭的制备及其脱色性能的研究

田向丽  
【摘要】: 本文以褐煤为原料,采用化学活化方法对褐煤进行热解来获得活性炭,对其制备中的相关问题进行了研究,并将制得的活性炭应用于染料废水的处理,研究其脱色效果。首先,采用碘吸附值作为衡量活化药剂性能的参数,研究磷酸、ZnCl2、KOH三种活化药剂的性能,试验结果表明,ZnCl_2作为活化药剂产生的活性炭性能明显的好于磷酸和KOH。再利用正交试验和单因素试验研究了ZnCl2作为活化药剂制备活性炭的有关影响因素,包括热解温度、热解停留时间以及活化药剂的浓度,制备活性炭最适宜的条件为活化药剂浓度3mol/L、热解温度750℃及停留时间90min。然后,利用热重分析仪研究了经过ZnCl_2活化的褐煤在氮气气氛下的热解特性,试验发现,ZnCl_2活化的褐煤失重分3个阶段。利用扫描电镜(SEM)比较了褐煤原料和褐煤活性炭的形貌,发现活性炭的孔隙特性明显的不同于褐煤原料的孔隙特性,活性炭的孔隙是很清晰的。采用红外光谱(IR)测定了褐煤活性炭的酸碱性,结果表明,活性炭表面存在明显的酸性基团和碱性基团。另外,利用氮气吸脱附测得褐煤活性炭的比表面积为747.2m~2/g,比孔容积为0.993cm~3/g,微孔容积为0.196cm~3/g,平均孔径为2.377nm,褐煤活性炭的孔径分布主要以中孔为主。最后,将制得的活性炭用于染料废水的处理,通过研究处理条件对活性炭脱色性能的影响,结果表明,对脱色率和COD去除率影响最大的是活性炭的投加量和染料废水的浓度,利用Langmuir线性形式计算出其对碱性品红和酸性黑10B的吸附容量分别为68.03mg/g、126.58mg/g,可见褐煤活性炭对溶液中的碱性品红和酸性黑10B具有良好的去除效果。


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