【摘 要】
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CS2是一种重要的化学溶剂,应用广泛,但它易挥发,散发出恶臭气味,毒性大,严重危害环境和人体健康。活性炭是一种绿色环保型吸附剂,具有原料易得、成本廉价、操作简便和吸附效果较好的特点,在溶剂回收处理及净化废气废水等环保领域应用广泛。本文针对目前市售活性炭对CS2吸附效率低、吸附容量低、残存率较高、吸附条件不明确等问题,开展活性炭对CS2吸附和解吸行为研究。论文主要研究内容和结果如下:1.活性炭孔结构
【基金项目】
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中国林科院中央级公益性科研院所基本科研业务专项资金（CAFYBB2019SY031）； 国家重点研发计划课题（2019YFD1100604）； 国家重点研发计划（2017YFD0601206）； 江苏省自然科学基金项目（BK20201127）；
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CS2是一种重要的化学溶剂,应用广泛,但它易挥发,散发出恶臭气味,毒性大,严重危害环境和人体健康。活性炭是一种绿色环保型吸附剂,具有原料易得、成本廉价、操作简便和吸附效果较好的特点,在溶剂回收处理及净化废气废水等环保领域应用广泛。本文针对目前市售活性炭对CS2吸附效率低、吸附容量低、残存率较高、吸附条件不明确等问题,开展活性炭对CS2吸附和解吸行为研究。论文主要研究内容和结果如下:1.活性炭孔结构、表面化学性质与CS2吸附、解吸的关系对5种性能不同的活性炭进行CS2吸附、解吸动态实验,研究活性炭孔结构、表面官能团种类和含量对CS2吸附、解吸的影响。实验结果表明:活性炭对CS2有效吸附孔径为CS2分子直径的3-5倍。活性炭对CS2吸附能力的大小取决于分布在1.48～1.85nm之间孔径的孔容积,孔容积越大,活性炭对CS2吸附性能越高;活性炭对CS2解吸能力的大小取决于分布在2.59～3.33nm之间孔径的孔容积,孔容积越大,活性炭对CS2解吸性能越高。在同等吸附条件下,活性炭对CS2吸附能力与活性炭表面官能团的种类及含量密切相关。活性炭表面酚羟基和酸性基团含量减少,有利于活性炭对CS2的吸附。2.不同工况条件下活性炭对CS2吸附、解吸的影响通过对5种性能不同的活性炭进行CS2吸附、解吸动态实验,筛选出对CS2有较高吸附量、低残存率的活性炭,研究其在不同温度（15、25、35、45℃）、流速（500、625、795m L/min）、浓度（765、954、1215mg/m~3）和湿度（干燥、RH=25%、RH=50%）条件下对CS2吸附、解吸的影响。结果表明:活性炭吸附、解吸CS2最佳工艺条件是在干燥状态,吸附温度25℃,流速为625m L/min,CS2浓度为954mg/m~3。3.活性炭改性与CS2吸附、解吸的关系筛选出对CS2有较高吸附量、低残存率的活性炭,然后对其进行H2O2溶液、高温氨气、NH3·H2O和Cu（NO3）2溶液改性处理,研究改性后活性炭对CS2吸附、解吸影响。结果表明:（1）经过4种方法改性处理后,活性炭对CS2吸附量分别增加了4.3%、0.4%、1.8%和2.3%,这说明经过改性后活性炭有利于对CS2吸附。（2）经过H2O2溶液和高温NH3改性后,活性炭对CS2残存率分别减少了1.9%、0.4%,这说明改性后活性炭有利于对CS2解吸;经过NH3·H2O和Cu（NO3）2溶液改性后,活性炭对CS2残存率分别增加了0.3%、2.5%,这说明改性后活性炭不利于对CS2解吸。4.活性炭吸附CS2的动力学通过对改性前后活性炭对CS2吸附行为进行准一级、准二级、Elovich方程和Bangham方程四种动力学模型拟合,结果表明:活性炭改性前后对CS2的吸附行为均符合Bangham动力学方程。
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