基于废弃桑枝的活性炭材制备及其对重金属的吸附性能研究

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1、分类号：O69密级：公开学号：092060013工学硕士学位论文基于废弃桑枝的活性炭材制备及其对重金属的吸附性能研究学生姓名刘强指导教师唐玉斌教授江苏科技大学二○一二年六月AThesisSubmittedinFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringPreparationofActivatedCarbonfromWasteRamulusMoriandItsAdsorptivePerformancetoHeavyMetalIonsSubmittedbyLiuqiangSupervisedbyTa

2、ngYu-binJiangsuUniversityofScienceandTechnologyJune,2012江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日江苏科技大学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门或机构送交论文的复

3、印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于：(1)保密□，在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日摘要摘要我国桑树种植面积十分广阔，每年可产生大量的桑枝。通常，桑枝被丢弃或焚烧，致使大部分的桑枝不能得到充分利用。本研究以废弃桑枝为原料，磷酸氢二铵为活化剂，制备环境材料活性炭，以期达到废弃桑枝的资源化利用之目的。论文考察了炭化温度、炭化时间、浸渍比、活化温度和活化时间等因素对制备的桑枝基活性炭

4、的吸附性能的影响，通过正交试验确定了最优化制备工艺条件。借助N2吸附-脱附等温线、BET方程、BJH方程、HK方程、SEM、XRD、FTIR及Boehm滴定等现代分析方法对活性炭的物理化学特性进行了表征。研究了桑枝基活性炭对重金属Pb(II)、Cd(II)、Cu(II)、Zn(II)、Cr(VI)的吸附性能。主要结果如下：炭化温度、炭化时间、浸渍比、活化温度和活化时间等因素对桑枝基活性炭的制备均有一定的影响。桑枝基活性炭制备的最优化工艺条件为：炭化温度400℃，炭化时间90min，浸渍比为2:1，活化温度800℃，活化时间120min。在最优化条件下制得的活性炭的亚甲基蓝

5、吸附值为314.1mg/g，碘吸附值为847.21mg/g，产率为26.56%。22活性炭的BET比表面积SBET为1062.44m/g，Langmuir比表面积为1603.44m/g，吸2附平均孔径为2.14nm，中孔BJH吸附累积比表面积为512.89m/g，BJH脱附累积比23表面积为395.36m/g，单点吸附总孔容为0.5678cm/g，BJH吸附累积孔容为0.289733cm/g，BJH脱附累积孔容为0.2415cm/g，BJH吸附平均孔径为2.260nm，BJH脱附平3均孔径为2.444nm，微孔孔容为0.3441cm/g，孔径为0.7892nm。制备得到的

6、桑枝基活性炭存在丰富的毛细管状和蜂窝状的微孔结构，其石墨层结构趋于乱层化，表面含有羟基、羰基等官能团，且以羧基、内酯基和酚羟基的形式存在，其含量分别为0.21mmol/g、0.27mmol/g、0.06mmol/g。吸附时间、重金属溶液pH值、温度、活性炭投加量和溶液初始浓度对吸附性能均有一定的影响，其中pH值是最主要的影响因素。Langmuir、Freundlich和Temkin模型均可描述重金属在活性炭上的等温吸附行为。Langmuir模型适宜描述Cd(II)、Cu(II)、Zn(II)和Cr(VI)的吸附行为，Freundlich模型可较好的描述Pb(II)、Cd(

7、II)的等温吸附规律，Temkin模型适于描述Pb(II)、Cd(II)、Cu(II)和Cr(VI)的吸附过程。桑枝基活性炭对重金属Pb(II)、Cd(II)、Cu(II)、Zn(II)和Cr(VI)的吸附过程是自发进行的(ΔG＜0)，吸附熵是增加的(ΔS＞0)。在303K到318K的范围内升高温度有利于活性炭对Pb(II)、Cd(II)、Cu(II)和Cr(VI)的吸附，是吸热反应(ΔH＞0)。而对Zn(II)的吸附是放热反应(ΔH＜0)，升高温度不利于其吸附。I江苏科技大学工学硕士论文准二级动力学方程可用于描述桑枝基活性炭