活性炭对阿特拉津吸附性能的研究.pdf

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1、ResearchonAdsorptionofAtrazinebyActivatedCarbonsADissertationSubmittedtoShiheziUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringByXinhuiWei(ChemicalEngineering)DissertationSupervisor:Prof.ZhanshengWuJune，2018摘要阿特拉津是一种低价、高效的除草

2、剂，广泛用于农业生产，其性质稳定、易迁移、难分解，污染了地表水和地下水，对青蛙、鱼类和其他野生动物和人类健康造成严重危害，因此，对阿特拉津的去除是一个亟待解决的问题。活性炭具有非均相多孔结构、高比表面积、润湿特性和吸附能力等优异的性能，是捕获污染水资源中有机、无机和有毒金属污染物的最佳吸附剂，被广泛应用于水处理。因此，本文研究活性炭对阿特拉津的去除是很有意义的，得到结果如下：首先研究了三种由不同的原料杏壳（AS）、木材（W）和核桃壳（WS）制得的商业活性炭（AC），即ASAC、WAC和WSAC，对溶液中阿特

3、拉津的吸附性能。BET分析结果显示三种炭的比表面积顺序为WSAC>WAC>ASAC。元素分析结果表明WAC的疏水性和芳香化程度大于WSAC的、极性小于WSAC的。三种吸附剂对阿特拉津的吸附动力学符合拟二级动力学模型，吸附等温线符合Freundlich模型，吸附过程为自发、吸热过程，对阿特拉津吸附能力（吸附量）顺序为：WAC>WSAC>ASAC，其中WAC对阿特拉津的吸附性能最好。为进一步探究这三种生物质ACs对阿特拉津的吸附机理，研究了Cr（III）和双酚A（BPA）、腐殖酸（HA）、NaCl存在时及不同水

4、质条件下，对这三种吸附剂吸附阿特拉津的影响。结果表明，在Cr（III）、BPA和HA存在时，ASAC、WAC和WSAC对阿特拉津的吸附性能降低，而一定浓度的NaCl存在时，提高了样品对阿特拉津的吸附性能。新疆的煤资源较为丰富，成本较低，是生产AC较为合适的原料。结合课题组前期探索出的性能较好的自制煤基活性炭（CAC），将CAC与对阿特拉津的吸附性能较好的WAC进行对比。结果表明，虽然与CAC相比，WAC疏水性和芳香性较高，极性较低，但CAC对阿特拉津的吸附性能较好，且CAC和WAC对阿特拉津的吸附动力学符合

5、拟二级动力学模型，等温线分别符合Langmuir和Freundlich模型，pH对WAC吸附阿特拉津的性能影响小于对CAC的。为了进一步提高吸附剂对阿特拉津吸附性能和深入研究吸附剂对阿特拉津的吸附机理，利用十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对CAC进行改性，研究了SDBS浓度、改性温度和时间对样品吸附效果的影响，得到利用50mL的0.6mmol/L的SDBS在微波加热10min改性CAC的样品（SCAC-10）对阿特拉津的吸附效果最好。且与CAC的样品相比，SCAC-10的酸性官能团减少、孔体积增多和比表面积增大

6、。CAC经改性成SCAC-10，样品的O/C（氧/碳）从0.41降低为0.38，说明SCAC-10的极性降低。SCAC-10和CAC的吸附动力学符合拟二级动力学模型、等温线符合Langmuir模型，且SCAC-10对阿特拉津最大吸附量为222.22mg/g优于CAC。关键词：活性炭；阿特拉津；Cr（III）；双酚A；吸附IAbstractAtrazineiswidelyusedinagriculturalproductionduetocheapandefficientasherbicide.Itisstab

7、le,easytomigrateanddifficulttodecompose,resultingincontaminatingsurfacewaterandgroundwater,whichisdamagetofrogs,fish,otherwildlivestandhumanhealth.Thus,removingatrazineisaproblemthatneedstobesolvedurgently.Activatedcarbons(ACs)arethebestadsorbentforcapturi

8、ngorganic,inorganicandtoxicmetalcontaminantsincontaminatedwaterresourcesduetotheirexcellentpropertiessuchasheterogeneousporousstructure,highspecificsurfacearea,wettingcharacteristicsandadsorptioncapacity.Thus