论文部分内容阅读
以氯化锌和氢氧化钾化学活化法制备丝瓜络活性炭，考察不同因素对丝瓜络活性炭吸附性能的影响。通过正交试验，采用氯化锌活化制备丝瓜络活性炭的最佳条件为：活化剂浓度40%、浸泡时间12h、活化温度450℃和活化时间60min。其中，活化时间和浸泡时间对活性炭碘值、亚甲基蓝值以及得率的影响高度显著。在最佳条件下，制备的丝瓜络活性炭得率、碘值和亚甲基蓝值分别是29.07%、819.45mg/g和165.43mg/g；BET比表面积高达1020.33m2/g，主要以微孔为主，平均孔径为1.94nm的非晶型无定形炭结构。采用相同方案，以氢氧化钾作为活化剂制备丝瓜络活性炭的最佳条件为：碱炭比（氢氧化钾与炭前驱体质量比）4、活化温度800oC、活化时间30min、升温速率为10oC/min。碱炭比对碘值和亚甲基蓝值具有显著影响，活化温度、活化时间和升温速率对得率有高度显著性。在最佳条件下，所制备的活性炭的得率、碘值和亚甲基蓝值分别为15.63%、2926mg/g和528.58mg/g；BET比表面积高达3545m~2/g，平均孔径为2.13nm；以微孔结构的非晶型无定形碳结构为主。研究了所制备的丝瓜络活性炭对溶液中六价铬的去除，考察pH、吸附时间、Cr(VI)初始浓度、温度及振荡速率对两种活性炭去除铬效果的影响。氯化锌-活性炭的计量为1.0g/L，最佳除铬条件为：pH值、吸附时间、Cr(VI)初始浓度和振荡速率分别为2、1.0h、50mg/L和125r/min，室温（20℃）。在此条件下，Cr(VI)的去除率为95.98%，总铬的去除率和吸附量为86.87%和43.44mg/g。氢氧化钾-活性炭的计量为0.8g/L，最佳除铬条件为：pH值，吸附时间、Cr(VI)初始浓度和振荡速率分别为2、0.5h、60mg/L和175r/min，室温（20℃）。在此条件下，Cr(VI)的去除率为99.47%，总铬的去除率和吸附量为80.28%和60.21mg/g。两种活性炭均符合准二级动力学方程，相关系数均为1.0。两种活性炭对Freundlich模型方程具有良好的符合性，并且特征系数n均为:1<n <10，说明这两种活性炭对铬的吸附属于优惠吸附。吸附机理研究表明，活性炭吸附铬既有物理吸附还有化学吸附，同时还发生氧化还原作用，吸附[HCrO4]-的能力强于Cr(Ш)。通过SEM观察到，吸附后的活性炭表面存在大量发亮物质；通过EDAX能谱图确定，活性炭表面存在铬。通过FT-IR发现，由于氧化还原作用使-OH、C=C伸缩振动和环振动区的基团暴露。