废MTBE醚化树脂制备活性炭及其吸附性能的研究

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本文以废MTBE醚化树脂为原料制备活性炭,并用活性炭吸附废水中的亚甲基蓝(MB),采用XPS、FTIR、BET、SEM、TG-DSC等技术来表征吸附剂并探究了吸附机理。研究结果表明,以KOH为活化剂制得的活性炭(KAC)对MB的吸附能力很强,Langmuir模型拟合出的单层吸附量达到478.5 mg/g。动力学结果表明,该吸附过程受化学吸附控制。因为在吸附条件下,KAC表面上带负电的含氧官能团与带正电的MB分子以化学键的形式结合。此外,KAC表面上的-C=O键与MB分子反应生成酰胺。热力学结果表明,该吸附过程是吸热且自发的,其中ΔHθ为41.16kJ/mol。与此同时,制成的活性炭还用来吸附脱除LPG中的硫化物。研究发现,用硝酸铜改性的活性炭可以大幅提升其脱硫性能,因为Cu2+可以与硫醚形成S-M(σ)络合键,与硫醇反应生成硫醇盐。吸附剂的孔隙结构对LPG脱硫影响较大,最佳吸附温度30℃。硝酸铜改性活性炭的铜离子最佳负载量为10%wt,最佳焙烧温度为400℃。通过XPS分析发现,氮气气氛下焙烧,一部分Cu(Ⅱ)自还原成Cu(Ⅰ),因为Cu(Ⅰ)能比Cu(Ⅱ)提供更多的活性位点,从而使吸附剂的脱硫性能提高。DMDS-TPD结果显示,活性炭经过铜离子改性之后,其与二甲基二硫醚的结合力更强。动力学结果表明,吸附过程属于化学吸附控制。热力学结果表明,改性活性炭以单分子层吸附二甲基二硫醚为主,兼有双分子层吸附,反应热为-17.00 kJ/mol。失活改性活性炭氮气氛下400℃处理2 h后,经四次再生循环仍然可以达到60%的硫化物脱除率,这表明改性后的树脂基活性炭在油品脱硫领域具有良好的再生性能。
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