微波活化制备麻疯树果壳活性炭研究

实验采用微波法制备麻疯树果壳 活性炭,以磷酸为活化剂,在800W固定微波功率下,辐照时间和活化剂的浓度是主要影响因素.最佳条件为辐照时间8min,磷酸浓度40%.最佳条件下制 得的果壳炭碘值达704.4mg/g.测得该果壳炭比表面积为651.6m2/g,总孔容达0.49mL/g,孔结构以1～10nm孔径为主,达到商业活 性炭的标准.表面官能团以含O官能团和含C官能团为主,其中C-C类和C-O类官能团含量较高.

活性炭吸附法处理苯系物及MTBE微污染废水的实验研究

活性炭吸附法处理苯系物及MTBE微污染废水的实验研究 近年来,在经济飞速发展的同时,水环境也遭到了严重的破坏,尤其是工业难降解有机废水的肆意排放,是主要的污染源,而苯系物是工业废水主要成分之一,因此,研究开发苯系物高效、经济的去除方法是治理工业废水的关键。MTBE是目前广泛应用的一种汽油添加剂,也是一种重要的化工原料,它对环境的危害是不可估量的。本课题较全面、深入的研究了活性炭吸附法治理硝基苯废水和MTBE微污染废水,并以实验室实验数据为基础,自行设计了活性炭吸附罐,对实验进行了工程的放大,通过现场运行,得到了良好的去除效果。 本文选用硝基苯废水作为苯系物的代表污染物为研究对象,通过小型固定床反应器研究了三种不同类型活性炭(果壳炭、煤质炭和椰壳炭)的吸附穿透曲线,确定吸附硝基苯废水的最优活性炭,考察了流速、温度等因素对穿透曲线的影响,并进行了吸附动力学实验,得出实验结论:果壳炭到达吸附穿透点所需时间最长,因此,果壳炭为最优活性炭,其对硝基苯模拟废水穿透曲线的最佳实验条件为:进水流速为10mL/min,废水温度为10℃。对于浓度范围在20~100mg/L的硝基苯废水样,都适合用假二级动力学方程进行拟合,活性炭(果壳炭)对硝基苯的吸附过程更符合Langmuir吸附等温模型,对初始浓度范围为20~500mg/L的硝基苯模拟废水,活性炭的最大吸附容量随温度的升高而增加,10℃、20℃和30℃时活性炭的最大吸附容量分别为70.92mg/g,81.30mg/g,84.03mg/g。 针对MTBE微污染废水,采用活性炭吸附法,通过影响因素考察实验、吸附动力学实验和吸附平衡实验对吸附过程进行了深入的探讨,得出实验结论:活性炭碘值越大,吸附效果越好,即果壳炭吸附MTBE效果最好。pH对实验结果影响不大,吸附反应时间、温度及填料用量均是吸附过程的重要影响因素。对浓度范围为5~20mg/L的MTBE微污染废水,三种类型活性炭(果壳炭、煤质炭、椰壳炭)的吸附均适合用假二级动力学方程进行拟合。三种活性炭的等温吸附过程更适合用Langmuir吸附等温模型进行描述,对初始浓度范围为5~25mg/L的MTBE微污染模拟废水,确定了果壳炭、煤质炭和椰壳炭的饱和吸附容量分别为:17.094、15.625和16.807mg/g。 通过地下水污染连续运行现场实验,可得实验结论:活性炭吸附罐的进水流量为Q=0.2m3/h。通过80h的连续运行,出水DO比进水大,pH略高于进水,温度低于进水,COD的去除率接近100%。出水中四种主要有机污染物(苯胺、硝基苯、苯和氯苯)的去除率均在90%以上,且出水稳定,达标排放。

活性炭吸附技术去除水中三卤甲烷的应用研究

三卤甲烷是饮用水消毒副产物中含量最高,分布最广的一类物质.它包括三氯甲烷,二氯一溴甲烷,一氯二溴甲烷,三溴甲烷四种物质,长期接触含此类物质的饮用水会增加人体癌变机率.本课题选择活性炭吸附技术作为处理手段,系统研究了水中三卤甲烷在各类活性炭上的吸附规律.首先使用液液萃取-气相色谱-ECD,建立了针对水中四种三卤甲烷类物质的检测方法.其次对11种颗粒活性炭和粉末活性炭进行了平衡容量实验,筛选出了处理四种三卤甲烷的较优炭型.结果表明,椰壳材质炭对三卤甲烷的吸附性能较好,竹质材质炭次之,而煤材质炭对其吸附性能较差. 为了进一步验证平衡容量实验得到的结果,评价活性炭在实际炭厂中的吸附容量利用率,对于部分炭型进行了三氯甲烷和三溴甲烷的动态微型快速穿透(MCRB).三氯甲烷穿透实验表明,果壳1和竹炭1穿透较晚且竹炭1和原煤1的吸附容量利用率较高.三溴甲烷的穿透曲线显示,果壳1穿透较晚但原煤1穿透较早.椰壳1在c/c0=0.05时三氯甲烷的容量利用率为0.18,在c/c0=0.5时吸附容量利用率可达0.51,为了充分发挥活性炭对三卤甲烷的吸附容量,建议使用炭柱串联操作模式.以便在单柱出水排放浓度较高的情况下仍然可以达到严格的饮用水排放标准并且使用成本也会大大降低.综合考虑,椰壳炭型,竹炭型是处理水中三卤甲烷的较优炭型. 另外,平衡容量实验结果表明,同一种炭型对三氯甲烷,二氯一溴甲烷,一氯二溴甲烷,三溴甲烷的吸附容量依次增加,这因为同系物中沸点越高,水溶解度越低,活性炭的吸附容量越大.活性炭表面含氧基团增加后,其对三卤甲烷的吸附性能降低.碘值,苯酚值,单宁酸值,甲基蓝值组成的活性炭吸附容量性能指标体系,常用来预测活性炭对于水中污染物质的吸附性能.本研究发现苯酚值可以很好地预测活性炭对于水中四种三卤甲烷物质的吸附容量.

电路板中非金属物质制备活性炭的可行性研究

随着电子产业技术发展和电子产品更新换代速度的加快,电子产品的生命周期越来越短,从而产生了大量的电子废弃物.如果这些电子垃圾得不到妥善处理和处置,不仅会引起环境二次污染,而且会造成资源的严重浪费.活性炭是以木屑,烟煤,褐煤,果壳等为原料,经过炭化和活化过程制成的黑色多孔颗粒,由微晶炭和无定型炭构成,广泛应用于水处理,空气净化,制药以及食品等领域.近年来,随着活性炭用途的推广和用量的急剧增加,人们开始研究更多廉价的活性炭前驱体,以代替资源匾乏的木材和煤炭等.而电路板中的树脂,塑料等非金属物质大都是高分子聚合物,理论上可以用来制备活性炭,这样也为活性炭制备原料的扩展提供基础.因此,本文以电脑电路板中的非金属物质为原料制备活性炭. 根据固体废物浸出毒性浸出方法制备相关浸出液,并通过电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP-AES)和气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对浸出液的测试分析可知,铜,甲苯,苯酚和三氯联苯的含量均超过各物质的浓度限值,因此电脑电路板具有浸出毒性,属于危险废物. 以废弃电脑电路板中的非金属物质(以塑料为主)为原料,分别以KOH,ZnCl2和H3P04为活化剂进行活化实验,根据活性炭的得率和碘吸附值,最终选取KOH作为废塑料制备活性炭的活化剂. 首先进行单因素实验,考察了炭化温度,浸渍比,活化时间以及活化温度对活性炭得率和碘值的影响;通过正交优化试验,得出了电脑电路板中废塑料制备活性炭的最佳工艺组合为:炭化温度为500℃,浸渍比为3:1,活化时间为90min,活化温度为700℃,所得到的活性炭碘值为630.42mg/g. 为了研究氢氧化钾法制备活性炭的活化机理及了解活性炭的性能,对活性炭进行了表征实验.元素分析结果表明:废塑料经活化后,C含量从最初的37.60%上升到81.95%;通过热失重分析可知,塑料的热解过程主要有三个阶段:脱水干燥阶段,挥发失重阶段和燃烧分解阶段,经过热解动力学研究得出,电路板在两个主要失重温度段的反应机理函数不同,分别为f(α)=1-α和f(α)=(1-α)2/3,而且随着升温速率的增加,活化能E和频率因子A均增大;扫描电镜图显示活性炭的表面存在较多的,孔径大小不一的孔隙结构;通过原料和活性炭的红外分析,可以看出前后的官能团变化,其中脂类,醚类可能是热解过程中所产生的一些气体和油类物质,部分残留在活性炭中;通过气相色谱-质谱联用分析,塑料含有大量的有机物,如甲苯,苯酚和三氯联苯等. 在以上研究的基础上,本文以最佳工艺制备的活性炭为吸附剂,对印染废水中有机物进行吸附实验.弱酸性环境和低温有利于对废水中有机物的吸附,当吸附时间为150min时,达到吸附平衡溶液的初始浓度越高,有机物的去除率越低. 利用范特霍夫方程对活性炭吸附有机物的过程进行热力学分析,吸附焓变为负值,属于放热过程;对吸附数据用Langmuir和Freundlich吸附等温方程进行拟合分析,结果表明Langmuir吸附等温模型能更好的描述吸附过程,方程的拟合相关系数达到0.9939,由此可知,活性炭对印染废水中有机物的吸附为单分子层吸附.通过准一级动力学模型,准二级动力学模型和颗粒内部扩散模型对活性炭吸附有机物的的动力学过程进行拟合,结果表明活性炭吸附印染废水中有机物的过程更符合准一级动力学模型.