微波改性活性炭对苯酚的吸附性能.pdf

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1、至Q!堡垒篁2塑i望箍131翅)江酉建挝，』堑堕微波改性活性炭对苯酚的吸附性能■李茂●中铁城市规划设计研究院有限公司。安徽芜湖241000摘要：在蒸馏水、10％H2S04、10％NaOH、10％H202溶液中，分别采用常规加热与微波辐照加热对活性炭进行改性。比较所得改性活性炭在比表面积、孔道结构参数、表面基团含量以及对苯酚吸附性能等方面的异同。对于同种溶液，两种加热方式所得活性豢的比表面及孔结构参数会有所不同，但这种异同的结果和程度与溶{茛的自身性质有关。相对常规加热，采用微波辐照加热所得活性炭的表面碱性特征增强，且对苯酚具有更强的吸附能力。

2、关键词：微波活性炭苯酚引言活性炭作为一种优良的固态吸附剂，由于其物理和化学性质的稳定性，被广泛应用于食品工业、化学工业以及环境保护等领域。活性炭的吸附性能主要是由其特殊的表面结构特性和表面化学特性决定的，故针对不同的应用领域，对活性炭的表面结构及化学特性进行改性使其拥有更优良的应用效果，有重要的现实意义。热处理是活性炭表面改性过程中的一种常用手段。微波是频率在300kHz～300GHz，波长在lOOcm至lmm范围内的电磁波，其特有的“体”加热方式使其具有加热效率高、加热速度快；且由于不同物质因介电性质的异同对微波的吸收能力有很大差异，从而使

3、得微波加热具有选择性。活性炭属微波高损耗物质，对微波有很强的吸收能力。本文在活性炭改性过程中，选择常规加热与微波加热两种加热方式。比较两种加热方式所引起的改性结果及其对苯酚吸附效果的异同。1实验1．1改性实验及装置本文在活性炭改性过程中采用了常规电炉加热与微波辐照加热两种供热方式，具体操作方法如下：(1)电炉加热：取1009活性碳加入到分别盛有1000ml蒸馏水、10％H2S04、10％NaOH、10％H202溶液的大烧杯中，加热沸腾1小时，冷却，用蒸馏水浸泡、冲洗至活性炭表面呈中性后放人烘箱在105℃下烘干24小时，备用。(2)微波加热：实

4、验所用微波装置如图1所示，取209活性炭加入到分别盛有200ml蒸馏水、10％H2S04、10％NaOH、10％H202溶液的玻璃反应容器中，将容器放人微波炉中，在容器口处接冷凝水，控制微波功率为500W，加热辐照20分钟，冷却，用蒸馏水浸泡、冲洗至活性炭表面呈中性后放人烘箱在105℃下烘干24小时，备用。所得活性炭样品编号如表l：1．安验截痰炉2反应粤暑3耳量装置图l实验用微波装置示意图表I活性炭样品编号21样品12345678处理电炉+微波+傲波+微波+镦波+方式蒸馏水10％H2S0410％NaoH10％H202蒸馏水10％．2s0410

5、％NaoH10％H20212低温氮气吸附等温线测定及孔结构参数的计算吸附等温线的测定采用Micromefitics公司ASAP2010V402氮气吸附仪测定活性炭在相对压力(P／P0)0～1．0范围内，温度77．44K下的氮气吸附量，并绘制吸附等温线。比表面积采用BET法计算，孔容、孔径采用BJH法计算。13Boehm法测定活性碳表面基团对不同改性方法所得活性炭采用Boehm法滴定[1]确定活性炭表面酸碱基团的数量。14苯酚吸附等温线的测定分别取不同改性方法所得活性炭0．59，加入到盛有浓度依次为：lOOmg／L、200mg／L、400mg／

6、L、800mg／L、1000mg／L苯酚溶液的锥形瓶中，加塞，放入水浴摇床，控制温度为30℃，振荡24h后，在紫外270nm处测定其吸光度，计算苯酚平衡浓度及不同浓度下单位活性炭对苯酚的吸附量，作吸附等温线。2结果与讨论2．1改性对活性炭比表面及孔结构参数的影响改性后活性炭的比表面积、孔容、孔径数据见表2，从表2可见，由于加热方式的不同，同种溶液所得活性炭的比表面及孑L结构参数会有所不同．但这种异同的结果和程度与溶液的自身性质有关。在蒸馏水和10％H2S04中，两种加热方式所得活性炭的比表面积和孔径差别不大；而在10％NaOH和10％H202

7、溶液中，不同加热方式所得活性炭的比表面积和孔径就有明显差别。这可能是由于不同物质产生的电解质溶液对微波吸收能力的异同所致：电解质溶液在微波中异同于水的行为是由阳离子和阴离子的共同作用所决定。在水中引人金属阳离子，水分子由于受阳离子的强烈吸引会发生局部定向或重排，在离子周围形成溶剂化层，破坏了水的结构，并使得内层的水分子在一定程度上失去了平动和转动自由度，使外加电场对它们的作用减弱，即吸收微波能量的能力减弱了，随着阳离子表面电荷的增加和离子半径的减小，其溶液吸收微波能量的能力会进一步减弱；而阴离子一般半径较大，在外加电场中主要表现为极化变形，由

8、此产生的诱导偶极矩会增加体系吸收外场能的能力，这种能力随着阴离子半径的增大而增强[2

9、。表2活性炭物理参数＼样品l2345678参数＼＼比表面积861．39882．