桐壳基活性炭吸附性能与微波再生工艺研究

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1、福建师范大学硕士学位论文桐壳基活性炭吸附性能与微波再生工艺研究姓名：许剑海申请学位级别：硕士专业：环境科学指导教师：陈庆华;钱庆荣20090401福建师范大学硕士学位论文中文文摘桐油是我国著名的特产，也是传统的大宗出口商品之一，它具有干燥迅速、耐高温、耐腐蚀等特点，广泛用于建筑，油漆、印刷(油墨)、船舶、农用机械、电子工业和家俱等方面。这种工业用植物油是由桐树果实经机械压榨，加工提炼制成的，因而，在生产过程中，将产生大量的桐壳(粕)废弃物。如何处置桐油加工过程中的副产物桐壳，已成为桐油生产中必须解决的重要问题之一。目前，除了极小部分作为一种低级燃料再利用外，大部分的桐壳作为待处理的

2、固体废弃物堆积在产地周围。这不但浪费了大量的生物质资源，也对环境造成了一定的负担。对此，本课题组以桐壳为原料，通过不同的加热方式，采用不同的活化剂，成功研制出了五种具有不同性能的桐壳基活性炭，为实现桐壳这一农林废弃物的资源化进行了有益的尝试。本文在这种前期研究的基础上，选择了四种具有代表意义的桐壳基活性炭，分别采用比表面积和孔径分布测定、红外光谱分析、Boehm表面官能团滴定分析以及吸附值测定等各种分析和测试手段，对其化学组成，细孔结构和吸附性能进行了系统的表征，并与商品活性炭进行对比：创新性地引进熵权密切值法，以苯胺吸附值、产率、活化剂成本、炭活化温度、炭活化时间为评价指标，对各

3、种桐壳基活性炭制备过程中的产率、能耗、物耗以及对有机物(苯胺)的吸附性能等方面的进行了综合评价；又以苯胺为吸附质，对评价得出的具有最佳综合性能的桐壳基活性炭的有机物吸附性能进行研究，探讨了吸附时间、活性炭用量、苯胺溶液浓度、溶液pH值等吸附条件对其苯胺吸附性能的影响：并在此基础上采用微波再生技术，以微波功率、微波辐射时间、苯胺负载量为因素，以吸附性能恢复率、活性炭再生得率、综合性能恢复率(吸附性能恢复率与再生得率之积)为指标，通过正交实验法，探讨了负载苯胺的该桐壳基活性炭的微波再生工艺；最后，为考察所制备的桐壳基活性炭对废水中的重金属离子的吸附能力，本文还选择管式炉一ZnCl2法桐

4、壳基活性炭作为吸附剂，对模拟含pb2+废水进行了动态吸附实验，初步探讨了活性炭填充量、Pb2+浓度、pH值、流速及共存离子对桐壳基活性炭动态吸附性能所产生的影响，为今后的进一步研究打下基础。活性炭表征结果表明：在本课题组所制备的四种桐壳基活性炭中，管式炉一ZnCl2法制得的活性炭比表面积最大，为l468m2／g；其次为微波吒nCl2法，所制得的活性炭比表面积为1392m2／g：最后分别是管式炉—-H3P04法和微波—-H3P04法，福建师范大学硕士学位论文比表面积分别为1264和768m2／g。与商品活性炭相比，所制备的桐壳基活性炭具有较大的比表面积和细孔总体积，较小的平均孔径，较

5、窄的孔径分布和较高的表面酸性。一般地，活性炭吸附苯和苯胺分子的可几孔径为0．99~2．1nnl，而吸附亚甲基兰分子的可几孔径则为2．5-4．5nnl，在本文所采用的四种桐壳基活性炭和商品活性炭中，同一种活性炭的苯和苯胺的摩尔吸附值均大于亚甲基兰的摩尔吸附值，这表明这五种活性炭的孔径小于2．5nlal的细孔所占的比率较大。此外，各种桐壳基活性炭对较强分子极性的苯胺和亚甲基兰等有机污染物，表现出较强的吸附能力，而对分子极性较弱的苯等有机物，吸附性能则较弱。熵权密切值法综合评价结果表明，四种桐壳基活性炭的综合性能的大小顺序为：微波—H3P04法>微波_ZnCl2法>管式炉_znCl2法>

6、管式炉—’H3P04法。在后续的研究中，将采用由熵权密切值法评价得出的具有最佳综合性能的微波—-H3P04法桐壳基活性炭为吸附剂，进行有机物(苯胺)的吸附性能及其微波再生工艺的研究和探讨。苯胺是一种重要的化工原料，但其毒性较大，在水体中含量超标时，将造成严重的水体污染，危害人类健康。利用活性炭吸附法处理含苯胺的废水，不仅处理效率高、成本低，且不产生二次污染，还能对吸附饱和后的活性炭进行再生重复利用，因此受到广泛关注。本文考察了微波—IH3P04法桐壳基活性炭对水中苯胺的吸附性能，研究结果表明：该活性炭对水中苯胺的吸附等温线符合Langmuir等温式和Freundlieh等温式，说明

7、该吸附行为为单分子层吸附：其饱和吸附量可达114．87mg／g，这说明了该活性炭适于吸附水中的苯胺；随着活性炭与苯胺水溶液接触时间的延长，活性炭对苯胺的吸附量，在开始阶段急剧增加，之后增加逐渐减缓，5h后吸附基本达到了平衡；增加活性炭的使用量，可提高活性炭对苯胺的吸附率，但降低其吸附量，相反，增加苯胺溶液的初始浓度，可提高吸附量但降低吸附率：随着溶液pH值的增加，桐壳基活性炭对苯胺的吸附率逐渐增加，但当溶液的pH值达到7以后，吸附率随溶液pH值的增大变化则不再明显。采