物理法竹质活性炭制备及净化含铬废水的应用

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1、学校代码10530学号201230151498分类号TQ424.1+4密级硕士学位论文物理法竹质活性炭制备及净化含铬废水的应用学位申请人张艳娟指导教师段正康教授汪印研究员学院名称化工学院学科专业化学工程与技术研究方向绿色化学工艺与清洁生产二零一五年五月二十九日湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，巧已在文中Ｗ明确

2、方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；日期：為牌幼＞７日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名；日期：方少丰＞月日違＾＇导师签名；曰期；兴（５年＾月Ｌ曰Preparat

3、ionofbamboobasedactivatedcarbonanditsapplicationinchromiumwastewatertreatmentCandidateYanjuanZhangSupervisorProf.ZhengkangDuan/YinWangCollegeSchoolofChemicalEngineeringProgramChemicalEngineeringandTechnologySpecializationGreenChemistryTechnologyandCleanProduction

4、DegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay29,2015摘要活性炭作为一种优良的吸附材料，因具有比表面积大、孔结构发达等优点被广泛应用于化工、环保、医药、食品等诸多行业。随着社会的发展，现代科学和工业对活性炭品质的要求（孔径分布集中有序及特定的表面化学性质）越来越高，定向调控活性炭的孔结构和表面化学性质成为现代活性炭工业研究的核心。我国竹林资源丰富，在竹材加工过程中会产生大量废竹料。本文以废竹料为原料，研究了水蒸气活化对竹质活性炭物理结构以及表

5、面化学性质的影响，并对以竹质活性炭为吸附剂处理含铬废水进行了研究。主要内容如下：（1）以废竹料为原料，经炭化和水蒸气活化两步法制备竹质活性炭，重点研究了活化条件对活性炭物理结构的影响。结果表明提高活化温度、延长活化时间有利于活性炭制造新的微孔，从而提高比表面积和孔容，但是活化时间过长，将引起明显的扩孔效应，最终导致比表面积和总孔容降低。最佳的竹质活性炭制备条件为：炭化温度450℃，炭化时间60min，活化温度850℃，水蒸气流量0.2g/min，活化时间120min，升温速率5℃/min。扫描电镜（SEM）分析表明此条件

6、下的竹质活性炭内部呈发达的网状交联结构。（2）借助多种表征手段对活性炭制备过程中其表面化学性质的变化进行了系统的研究。元素分析、Boehm滴定以及pH测定结果表明炭化料和活性炭主要含C、O元素，表面主要为碱性含氧官能团。与炭化料相比，活性炭材料表面酸性含氧官能团总量降低而碱性含氧官能团总量增加。傅里叶红外（FTIR）图谱表明炭化料与活性炭的差别主要体现在谱图的强度上，活性炭表面官能团包括羟基、甲基、亚甲基、芳香环、羰基和醚键等。X射线光电子能谱（XPS）分析进一步表明水蒸气活化对表面官能团的种类无影响但影响其相对含量。X

7、射线衍射图谱（XRD）分析表明经过高温活化以后活性炭类石墨化程度增高、晶体结构更趋规整。（3）以水蒸气法制备的竹质活性炭作为吸附剂对废水中的Cr(VI)进行了吸附研究。结果表明竹质活性炭具有适合液相吸附Cr（VI）阴离子的物理结构和化学性质。吸附实验表明，Cr（VI）和总铬的去除率随溶液pH的升高而降低，随着活性炭用量的增加，去除率先增加然后保持不变。吸附等温线符合Langmiur模型，在30℃时的最大单层吸附量为193mg/g。吸附过程自发进行且为吸热过程。吸附动力学符合准二级动力学模型，颗粒内扩散不是吸附过程的唯一速

8、率控制步骤，还有其他机制参与。推测其吸附机理包括四步：表面官能团质子化、活性炭与铬离子之间静电吸引、Cr（VI）表面还原、Cr(III)的吸附或释放。关键词：竹废料；活性炭；物理结构；表面化学性质；Cr（VI）吸附IAbstractActivatedcarbon(AC)isanexcellentadsorbentwi