甘蔗葉活性炭的清潔制備方法、性能及其應(yīng)用研究

【摘要】：本文采用單因素實(shí)驗(yàn)、Plackett-Burman(P-B)法、中心復(fù)合設(shè)計(jì)(CCD)等系統(tǒng)研究了制備工藝因素對(duì)NH4H2PO4活化法制備甘蔗葉活性炭得率、性能、能耗及耗水量的影響,結(jié)合熱重分析儀(TG-DTG)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)及X-射線衍射儀(XRD)對(duì)樣品進(jìn)行表征,通過甘蔗葉活性炭對(duì)模擬堿性嫩黃染料廢水的吸附,得到其吸附熱力學(xué)及吸附動(dòng)力學(xué)模型。主要結(jié)果如下： 采用NH4H2PO4活化甘蔗葉制備活性炭時(shí)可能發(fā)生的反應(yīng)為：4C+2NH4H2PO4→P2O3+CH4↑CO2↑+2CO↑+2NH3↑+H2O↑,活化劑NH4H2PO4濃度、活化溫度和活化時(shí)間對(duì)樣品得率和碘吸附值的影響顯著(P0.05),建立的響應(yīng)面模型高度顯著(P0.0001),最佳制備工藝條件為：NH4H2PO4濃度2.50wt%、液料比5、浸泡時(shí)間20h、活化溫度704.96℃、活化時(shí)間64.85min,所制備的甘蔗葉活性炭(AC-1)孔徑范圍為735.1nm～7.16μm,得率、碘吸附值分別為29.33%、987.69mg/g,與預(yù)測值的吻合度分別為92.12%、97.32%。 在活化劑中添加Ni(NO3)2制備的甘蔗葉活性炭(AC-2)的得率和碘吸附值分別為29.25%、1014.63mg/g,能耗比AC-1和ZnCl2活化法制備的甘蔗葉活性炭分別降低了2.1%、12.2%,其洗炭耗水量為224.21mL/g,比NaOH、KOH、K2CO3、H3PO4活化法分別節(jié)水85.80%、82.68%、77.13%、27.30%,樣品的孔徑范圍為795.6nm～2.34μm。 在50℃時(shí),AC-2對(duì)模擬堿性嫩黃染料廢水的最大吸附量為268.8172mg/g,其吸附過程是一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的吸熱過程(ΔG0、ΔH0、ΔS0),符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,吸附速率主要受顆粒外擴(kuò)散(膜擴(kuò)散)控制。堿性嫩黃在AC-2上物理吸附和化學(xué)吸附同時(shí)發(fā)生,但以化學(xué)吸附為主。 【關(guān)鍵詞】：甘蔗葉 活性炭 NH_4H_2PO_4 Ni(NO_3)_2 堿性嫩黃
【學(xué)位授予單位】：廣西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TQ424.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 文獻(xiàn)綜述10-14
• 1.1 活性炭制備原料的選擇10
• 1.2 活性炭的制備方法10-13
• 1.2.1 物理活化法10-11
• 1.2.2 化學(xué)活化法11-12
• 1.2.3 微波活化法12-13
• 1.3 活性炭在廢水脫色中的應(yīng)用13
• 1.4 甘蔗葉活性炭近期研究重點(diǎn)13
• 1.5 本章小結(jié)13-14
• 第2章 本文的研究思路及實(shí)驗(yàn)部分14-19
• 2.1 本文的研究思路14
• 2.2 本文的主要研究內(nèi)容14-15
• 2.3 實(shí)驗(yàn)原料、化學(xué)試劑及儀器15-16
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)原料15
• 2.3.2 化學(xué)試劑15
• 2.3.3 主要實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備15-16
• 2.4 甘蔗葉活性炭的制備16
• 2.5 甘蔗葉活性炭的性能測試16-18
• 2.5.1 甘蔗葉活性炭得率的測試16-17
• 2.5.2 甘蔗葉活性炭碘吸附值的測試17
• 2.5.3 熱重(TG-DTG)分析17
• 2.5.4 掃描電子顯微鏡(SEM)分析17
• 2.5.5 傅里葉變換紅外光譜(FI-RT)分析17
• 2.5.6 X-射線衍射(XRD)分析17-18
• 2.6 甘蔗葉活性炭對(duì)模擬堿性嫩黃染料廢水的吸附18-19
• 2.6.1 堿性嫩黃溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制18
• 2.6.2 堿性嫩黃去除率的測定18
• 2.6.3 甘蔗葉活性炭吸附容量的測定18
• 2.6.4 吸附等溫線的測定18
• 2.6.5 吸附動(dòng)力學(xué)的測定18-19
• 第3章 NH_4H_2PO_4活化甘蔗葉制備活性炭的工藝研究19-49
• 3.1 引言19
• 3.2 TG-DTG分析19-22
• 3.2.1 甘蔗葉的熱重分析19-20
• 3.2.2 活化劑NH_4H_2PO_4的熱重分析20-21
• 3.2.3 浸泡前后的甘蔗葉熱重分析21-22
• 3.3 NH_4H_2PO_4活化制備甘蔗葉活性炭的單因素實(shí)驗(yàn)22-34
• 3.3.1 活化劑NH_4H_2PO_4濃度對(duì)活性炭得率及性能的影響22-25
• 3.3.2 液料比對(duì)活性炭得率及性能的影響25-27
• 3.3.3 活化溫度對(duì)活性炭得率及性能的影響27-29
• 3.3.4 活化時(shí)間對(duì)活性炭得率及性能的影響29-31
• 3.3.5 浸泡時(shí)間對(duì)活性炭得率及性能的影響31-34
• 3.4 NH_4H_2PO_4活化法制備甘蔗葉活性炭的P-B實(shí)驗(yàn)34-37
• 3.4.1 P-B實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)34
• 3.4.2 P-B實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析34-35
• 3.4.3 甘蔗葉活性炭得率的主要影響因子篩選35-36
• 3.4.4 甘蔗葉活性炭碘吸附值的主要影響因子篩選36-37
• 3.5 NH_4H_2PO_4活化法制備甘蔗葉活性炭的響應(yīng)面分析實(shí)驗(yàn)37-45
• 3.5.1 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)37
• 3.5.2 響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析37-39
• 3.5.3 甘蔗葉活性炭得率的方差分析39-40
• 3.5.4 甘蔗葉活性炭碘吸附值的方差分析40-41
• 3.5.5 甘蔗葉活性炭的響應(yīng)面交互作用分析41-44
• 3.5.6 甘蔗葉活性炭得率和碘吸附值的模型驗(yàn)證44-45
• 3.6 甘蔗葉活性炭的表征45-47
• 3.6.1 SEM分析45-46
• 3.6.2 FT-IR分析46-47
• 3.6.3 XRD分析47
• 3.7 本章小結(jié)47-49
• 第4章 甘蔗葉活性炭的清潔制備方法研究49-59
• 4.1 引言49
• 4.2 制備甘蔗葉活性炭的節(jié)能研究49-53
• 4.2.1 不同添加劑對(duì)甘蔗葉活性炭碘吸附值的影響49-50
• 4.2.2 不同添加劑對(duì)甘蔗葉活性炭得率的影響50-51
• 4.2.3 活化溫度對(duì)添加Ni(NO_3)_2制備的甘蔗葉活性炭碘吸附值的影響51-52
• 4.2.4 活化溫度對(duì)添加Ni(NO_3)_2制備的甘蔗葉活性炭得率的影響52
• 4.2.5 兩種甘蔗葉活性炭制備過程中能耗的對(duì)比分析52-53
• 4.3 制備甘蔗葉活性炭的節(jié)水研究53-54
• 4.4 添加Ni(NO_3)_2制備的甘蔗葉活性炭的表征54-57
• 4.4.1 TG-DTG分析54-55
• 4.4.2 SEM分析55-56
• 4.4.3 FT-IR分析56-57
• 4.4.4 XRD分析57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第5章 甘蔗葉活性炭對(duì)染料廢水吸附性能的研究59-74
• 5.1 引言59
• 5.2 模擬堿性嫩黃染料廢水的標(biāo)準(zhǔn)曲線59-60
• 5.3 投加量對(duì)活性炭去除堿性嫩黃效果的影響60
• 5.4 初始溶液pH對(duì)活性炭去除堿性嫩黃效果的影響60-61
• 5.5 吸附熱力學(xué)研究61-66
• 5.5.1 吸附等溫線61-64
• 5.5.2 吸附熱力學(xué)參數(shù)64-66
• 5.6 吸附動(dòng)力學(xué)研究66-72
• 5.6.1 溫度對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)的影響66
• 5.6.2 吸附速率常數(shù)的研究66-69
• 5.6.3 堿性嫩黃在活性炭中擴(kuò)散機(jī)理69-72
• 5.7 本章小結(jié)72-74
• 第6章 總結(jié)74-76
• 參考文獻(xiàn)76-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄84-85
• 致謝85-86

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