活性炭纤维对水中痕量六价铬的吸附性能研究

以聚丙烯腈基活性炭纤维(PAN-ACF)为吸附剂,分别进行空气热氧化、硝酸浸渍、过氧化氢浸渍改性处理,对改性处理的PAN-ACF样品进行表征,包括SEM表面形态、比表面积BET、傅里叶变换红外线光谱(FTIR)表面基团以及总表面酸性基团;研究对痕量六价铬的吸附效果,分析PAN-ACF改性对吸附容量的影响。经过过氧化氢浸渍改性处理的ACF3炭微晶尺度变小,导致结构无序化,较大地提升了比表面积,但表面含氧官能团增势不明显;其对微污染水中六价铬的吸附效果最佳,吸附等温线相对于Langmuir方程,更符合Freundlich方程。     

含中孔和微孔的多孔炭的孔结构表征

采用低温氮气吸附法表征了由硬模板法制备的含微孔和无序中孔、由软模板法制备的含微孔和贯通中孔的偏氯乙烯聚合物(PVDC)基多孔炭的孔隙结构,计算了比表面积、孔径分布、孔体积和平均孔径等孔隙结构参数。结果表明:氮气吸附法分析结果与电子显微镜结果一致,碳化物含一定量的微孔和中孔,含中孔和微孔多孔炭的比表面积小于PVDC直接碳化得到的微孔炭,但孔容远大于PVDC基微孔炭;使用NLDFT模型计算得到硬模板制备的多孔炭比表面积为1 669m2/g,孔容为2.07cm3/g,中孔孔径约18nm,与电镜观察结果相同。由软模板法制备的多孔炭比表面积为1 267m2/g,中孔孔径25nm,小于观察到的实际孔径,这可能由于吸附点在大孔部分较少而影响了拟合精度所致。     

酸碱再生颗粒活性炭对麸酸脱色的影响

味精在生产过程中产生的色素和类黑色素会带入麸酸中,因而需要使用活性炭对其进行脱色精制。文章研究了磷酸法颗粒活性炭对麸酸脱色及酸碱再生效果的影响,分析不同孔径分布的磷酸法颗粒炭对麸酸中和脱色及酸碱再生的影响规律,并通过常规吸附检测项目探索麸酸脱色及酸碱再生的适宜性。结果表明:活性炭的BET比表面积、亚基蓝吸附值、高碘与麸酸中和液脱色及酸碱再生效果未呈正相关关系。YL-600-2大孔径型磷酸法颗粒活性炭比YL-600-1高比表面积型的活性炭更适合用于麸酸中和液的脱色和酸碱再生;通过颗粒活性炭的脱色、再生模拟实验获得适宜的颗粒活性炭的孔径范围。以上结果对味精生产厂家进行颗粒活性炭替代粉状活性炭的再生利用选择具有重要意义。     

超大孔容中孔活性炭制备及吸附性能

以木屑为原料,以ZnCl2为活化剂,在500℃下进行炭化活化处理,制备出超大孔容中孔活性炭。分别使用比表面积测定仪、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等对样品进行表征。结果表明:活性炭的比表面积超过1 600m2/g,孔体积达到3.0~4.0cm3/g,平均孔径在2.4~9.9nm范围内可控;ZnCl2的作用是创造微孔,而且能扩大微孔、形成中孔,适当增加ZnCl2的用量,能够更充分地发挥其对木屑的造孔和扩孔效应,从而得到超大孔容中孔活性炭。考察了超大孔容活性炭对有机大分子维生素B12的吸附。结果表明,活性炭的孔体积越大,吸附速率越快,吸附量越大,吸附平衡所需要的时间也越短。该研究也可作为大学物理化学开放性实验,有助于促进学生全面深刻地认识物理化学在材料科学中的应用,使学生深入了解吸附性材料的研究方式,增加学生学习兴趣,提升学生操作技能和科技创新能力。     

机械力化学辅助作用下制备木质活性炭的工艺研究

研究采用机械力化学辅助作用下制备高吸附性能木质活性炭,探讨了研磨时间、浸渍比（磷酸与绝干杉木屑的质量之比,下同）、磷酸浓度对所制备活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响;同时,采用比表面积及孔隙分析仪和傅立叶红外光谱仪（FT-IR）对活性炭的表面官能团、比表面积、孔容及孔径分布等进行了表征.分析显示：经过机械力化学辅助作用处理后,机械力化学激活作用有利于木屑与磷酸之间发生更多的化学反应,同时促进更多纤维素发生热解;此外,机械力化学辅助作用可能降低了纤维素热解过程中聚合及芳构化阶段的温度;通过N2吸附等温线分析表明机械力化学法所制备活性炭具有丰富的微孔结构.     

氯化锌活化法制备棉秆基活性炭及结构表征

以新疆棉花秸秆为原料,以氯化锌为活化剂制备棉秆基活性炭.采用正交试验方法研究了氯化锌与生物炭的质量比、浸渍时间、活化温度和活化时间对活性炭持水能力的影响.以持水能力为参考指标,极差分析结果表明,制备棉秆基活性炭的最佳工艺条件为:氯化锌与生物炭质量比为3∶2、浸渍时间为20h、活化温度为550℃、活化时间为90min,此时活性炭的持水能力为7.77g/g.活性炭的SEM、比表面积测试结果表明,所制备的活性炭孔洞结构已被破坏成为碎片,在碎片上还可看到更为微小的孔洞;活性炭的平均孔径为3.73nm,最可几孔径为1.81nm.     

桐壳活性炭的制备及吸附性能研究

以桐壳为原料,采用以氯化锌为活化剂的化学活化法制备桐壳活性炭,研究了活化温度、活化时间、物料比(氯化锌/桐壳质量比)等条件对活性炭吸附性能的影响,通过SA3100型表面积和细孔分析仪、亚甲基蓝和苯酚吸附值等对活性炭进行表征,确定了制备活性炭的优化工艺条件。结果表明:氯化锌/桐壳比为3/1,在400℃下活化1 h时所制备的活性炭对亚甲基蓝和苯酚吸附吸附值分别为373和450 mg/g;对染料废水吸附符合拟二级动力学模型。     

海藻酸钠修饰的碳纳米管吸附水溶液中Zn(Ⅱ)的研究

借助新型偶联剂,通过海藻酸钠(SAL)对碳纳米管(CNTs)进行修饰和改性,制备海藻酸钠-碳纳米管复合物,利用TEM表征了修饰后的MWNTs的表面形貌,借助全自动快速比表面积及孔隙度分析仪表征了MWNTs的比表面积和孔结构。考察了溶液p H值、温度、吸附时间、吸附剂的量等因素对海藻酸钠-碳纳米管复合物吸附水溶液中锌离子行为的影响。表征结果显示,利用海藻酸钠对多壁碳纳米管进行改性,提高了分散性、比表面积和孔径。实验结果表明:中性条件下的吸附效果均较酸性条件下的好,而在偏碱性条件下,溶液会发生沉淀,吸附不再是主要作用。在室温25℃,p H=6条件下,SAL-MWCNTs复合物对锌离子吸附平衡时间为60min,由Langmuir模型计算可知改性碳纳米管对Zn^(2+)的最大吸附量为84.50 mg/g。     

氨水浓度对果壳活性炭结构及性能的影响

采用氨水浸渍法对果壳活性炭进行改性处理,讨论不同氨水浓度（5%、10%、15%、20%）对果壳活性炭结构及性能的影响。采用场发射扫描电镜、比表面及孔径分析仪及紫外分光光度计对改性后的果壳活性炭结构及吸附性能进行研究。结果表明:氨水浓度对果壳活性炭的结构及吸附性能有显著影响,当氨水浓度为10%时,活性炭表面形态清晰,凹槽分布均匀,比表面积提高至775.1382m2/g,较改性前提高了6.5%;改性前后活性炭微孔孔径集中分布在3.5 nm;果壳活性炭的吸附率随氨水浓度的变化而变化,当氨水浓度为10%和15%时,吸附率分别达到86.51%和86.54%,吸附率相比改性前有所提高。而当氨水浓度进一步增加时,活性炭对苯酚的吸附率略微下降。     

果胶@生物炭-Fe3O4的制备及其对Cu2+的吸附性能

以木屑为原料,高温热解制备生物炭。以聚乙烯醇为粘结剂,采用混合法将生物炭与果胶复合,并负载磁性,经烘干定型制备果胶包覆的磁性生物炭材料（果胶@生物炭-Fe₃O₄）。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）及N₂吸附-脱附（BET）等方法对果胶@生物炭-Fe₃O₄进行表征,结合吸附实验分析其对Cu²⁺的吸附特性。结果表明,当生物炭、果胶、Fe₃O₄质量比为5：1：1,溶液pH值为6,吸附24 h,果胶@生物炭-Fe₃O₄对Cu²⁺吸附效果最好;二级动力学方程能较好地描述果胶@生物炭-Fe₃O₄对Cu²⁺的吸附过程,Freundlich模型能较好地拟合其吸附行为;SEM结果显示该材料具有不规则的孔隙结构;XRD分析显示纳米Fe₃O₄是其主要的晶体结构;BET测得其比表面积为25.654 m²·g^-1,平均孔径为20.18 nm。     

介孔炭材料的孔径控制及其对染料的吸附性能研究

介孔炭是吸附材料中孔利用率较高的一种材料,其结构不同对污染物的吸附能力也不相同.该文通过改变模板剂与碳源质量比的方法制备出不同孔径分布的介孔炭材料,从而实现污染物的高效去除.同时研究了合成材料对罗丹明B、亚甲基蓝和活性艳红等目标污染物的染料溶液的吸附性能.实验采用挥发自组装的方法合成介孔炭材料,采用扫描电子显微镜以及氮气吸—脱附实验对介孔材料进行了分析,并通过控制溶液的p H、温度以及反应时间研究合成介孔炭材料对目标污染物的吸附影响.结果表明,介孔炭材料具有有序介孔结构,孔径在1.286~3.008 nm范围内可调控,并且孔径分布最均匀的介孔炭对不同的染料的饱和吸附量在15.55~24.83 mg/g之间变化,不同孔径分布的介孔炭对相同的染料的饱和吸附量在8.75~24.83 mg/g之间变化,合成材料表现出了较好的选择吸附能力.     

UiO-66孔道调控及四甲苯吸附分离性能的实验研究

为了对多孔材料孔道结构实现调控,开展了UiO-66孔道调控及四甲苯的吸附分离研究。通过加入调节剂乙酸和改变配体种类,经溶剂热法合成5种UiO-66材料;经氮气吸附-脱附表征分析,获得UiO-66孔径分布和比表面积,发现乙酸的加入对UiO-66的孔径影响不大,而氨基的引入使孔径分布变窄,尺寸有所减小;通过静态吸附实验,以均四甲苯和连四甲苯的选择性为指标,研究了5种UiO-66材料对于均四甲苯和连四甲苯混合溶液的吸附性能,发现其对四甲苯的分离选择性主要归因于UiO-66不同的孔道结构。该研究为类似MOFs材料的合成、孔道调控,及对同分异构体的吸附分离性能的改变提供了参考。     

活性炭/二氧化锰复合材料的制备及性能研究

采用水热法,以果壳活性炭为载体,制备活性炭（AC）/二氧化锰（MnO2）纳米线复合材料。采用X射线衍射仪（XRD）、场发射扫描电子显微镜（SEM）、比表面及孔径分析仪、同步热分析仪（TG）以及紫外可见吸收光谱（UV/Vis）对所得材料的组成、形貌和结构进行表征,并对其光催化性能进行研究。结果表明:采用水热法可实现活性炭与MnO2的有效复合。在复合材料中,MnO2纳米线多以无定形态的形式存在且尺寸均一,将活性炭有效胶结在一起,从而使得活性炭比表面积和孔隙率降低,但其孔径大小保持不变。光催化实验结果表明,AC/MnO2复合材料对于有机染料具有明显、高效的降解效果,对亚甲基蓝的降解主要是吸附和光催化两者协同效应的结果。该结果拓展了活性炭在光催化领域的应用。     

葵花籽壳生物质活性炭的制备及其吸附研究

采用磷酸浸渍葵花籽壳在350⁸50℃的炭化温度下制备生物质活性炭并用自制的生物质活性炭吸附水溶液中的硝基苯.通过对磷酸浸渍比、磷酸浓度、炭化温度、溶液的p H值、吸附时间、吸附温度对吸附结果的影响等因素的研究,得到在磷酸浸渍比为2:1、磷酸浓度为50%、炭化温度为650℃条件下制得的活性炭比表面积达到1494.883 m2·g-1;在吸附时间110 min、吸附温度为20℃、溶液p H为7的条件下其对水溶液中的硝基苯有最佳吸附效果.硝基苯的吸附去除率可达到95.82%、吸附量达到47.91 mg·g-1.     

改性介孔碳和活性炭在废水吸附实验中的对比研究

采用软模板法合成介孔碳(MC)并对其N改性合成氮改性介孔碳(NMC),进行了N2吸-脱附和FTIR表征分析,考察MC和NMC对废水中双酚A(BPA)的吸-脱附性能并与活性炭(AC)进行对比。结果:MC与NMC的比表面积分别为687.8m~2/g和579.6m~2/g;一定条件下,平衡吸附量与BPA初始浓度呈正相关,与吸附剂的量呈负相关,pH值为3~8时有利于对BPA的吸附,相同条件下NMC平衡吸附量高于MC;吸附动力学模型以准二级动力学为主,Freundlich模型更能有效反映吸附行为,以低温有利自发进行的物理吸附为主;与活性炭(AC)相比,NMC和MC吸附效果及循环再生稳定性更好。     

废弃菌棒基活性炭的制备及吸附性能研究

以废弃的羊肚菌菌棒为原料,ZnCl_2为活化剂制备废弃菌棒活性炭.考察了废弃菌棒在不同条件下制备的活性炭的吸附性能.结果表明:在质量浸渍比为30%、炭化时间为45 min、炭化温度为500℃时制备的活性炭碘吸附值最大,为720 mg/g.通过比表面积分析仪对改性前后制备的活性炭的比表面积进行测定,改性后的活性炭比表面积大幅度提升,达到657.5 m²/g.     

焙烧改性浮选尾煤负载纳米Fe3O4去除水中Pb(Ⅱ)的研究

该文通过焙烧隔氧活化处理、负载磁性材料等途径制备了一种浮选尾煤基复合吸附剂,探讨了不同因素对其吸附水中Pb(Ⅱ)重金属离子效果的影响,对其吸附动力学和热力学进行了分析,结合XRD、MLA分析及氮吸附等手段对其物理化学性质进行了表征。实验结果表明：尾煤样品经过800℃高温焙烧改性后,高岭石含量有所减少,伊利石含量有所增加,且孔隙中的水或部分杂质被有效脱除,生成大量气体,从而显著增大了其比表面积和孔径,有利于吸附反应的进行;负载Fe₃O₄再经800℃焙烧后的浮选尾煤对Pb(II)具有很强的吸附能力,准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型能够很好地拟合尾煤基复合吸附剂对溶液中Pb(Ⅱ)的吸附过程,其对Pb(Ⅱ)的吸附主要是基于单分子层的化学吸附。     

桃壳活性炭氨基改性及其对CO_2的吸附性能

以桃壳活性炭为载体,四乙烯五胺(TEPA)为改性剂,进行直接改性、HNO3氧化后改性,考察改性后活性炭的孔隙特征及其对CO_2的吸附性能。实验表明:改性后,活性炭的比表面积和孔容减小,孔径增大。直接改性后,活性炭对CO_2的吸附性能没有明显增加,HNO_3+TEPA复合改性后,对CO_2的吸附性能显著提高,303 K时,对CO_2的吸附量从改性前的0.39 mmol/g提高到0.73 mmol/g。TEPA的投药量影响复合改性效果,最佳投药量为20%。     

应用Matlab绘制活性炭吸附等温线和孔径分布图

针对在表征活性炭等吸附剂的吸附特性和孔径分布时,往往需要将2个以上吸附剂的同一种性能指标在一个图中进行比对的问题,探索了应用Matlab绘制活性炭吸附等温线和孔径分布曲线的方法.先将吸附实验数据导入Matlab中,然后调用Matlab的plot函数和hold on命令将2个活性炭样品的吸附等温线、孔径分布曲线分别绘制在一个图形窗口中.在绘图窗口中还可对所绘图形进行各种编辑和标注.该方法简单易学,所绘图形既能保存成专用的图形文件供Matlab调用,又能以通用的图形格式复制到剪贴板上供Word等文字处理软件使用.     

活性炭负载金纳米颗粒复合材料的制备及吸附性能研究

通过改变反先驱体中氯金酸含量,用水热法实现不同数量金纳米颗粒在活性炭表面的负载。采用透射电子显微镜（TEM）、红外光谱分析仪（IR）、同步热分析仪（TG）、比表面及孔径分析仪以及紫外可见吸收光谱（UV/Vis）对所得材料的形貌、组成和结构进行表征,并对其吸附性能进行研究。结果表明:采用水热法可实现不同数量金纳米颗粒在活性炭表面的均匀负载。负载金纳米颗粒在对活性炭组成影响不大的情况下能有效提升活性炭的热稳定性。随着负载量的增加,金纳米颗粒附着在活性炭的孔洞上引起比表面积和孔隙率逐渐减小。将活性炭负载金纳米颗粒的复合物对苯酚进行吸附处理,通过调整负载金纳米颗粒的数量可对活性炭吸附性能进行有效调控。