废弃纤维板基含氮活性炭及对苯酚、铬的吸附

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本研究以废弃纤维板为原料,探讨了含氮活性炭的制备工艺及其对苯酚和Cr(VI)的吸附效果。不仅为含酚及含Cr(VI)废水的处理找到了一种廉价原料,降低环境污染,而且有利于木质资源的循环利用。以废弃纤维板为原料,分别以KOH、NaOH、H3PO4为活化剂,在不同条件下制备活性炭。采用元素分析及XPS分析法,分析不同活化条件下N元素及含氮官能团的变化规律。以KOH、NaOH法制备的最佳活性炭吸附苯酚及Cr(VI),研究吸附时间,溶液的初始浓度,活性炭的投加量,溶液pH值,温度这五个因素对苯酚及Cr(VI)吸附的影响。综合考虑活性炭的碘吸附值,比表面积,苯酚吸附值,Cr(VI)吸附值等,制备活性炭的最佳活化剂为KOH,当温度为850℃,物料比为3:1,时间为50min,制得的活性炭碘吸附值最大可达1350mg/g,比表面积可达1876m2/g。KOH法制得的含氮活性炭的苯酚及Cr(VI)吸附量较大,对苯酚的吸附量可达208mg/g,同样条件下不含N的活性炭吸附量为193mg/g。活性炭对Cr(VI)的吸附量可达89mg/g,同样条件下不含N的活性炭吸附量只有85mg/g。因此,N元素的存在显著提高了活性炭对苯酚及Cr(VI)的吸附量。KOH、NaOH法制备的两种活性炭对苯酚及Cr(VI)的吸附行为遵循二级动力学规律,Langmuir等温式与Freundlich等温式相比更符合苯酚及Cr(VI)在活性炭中的吸附行为的描述。元素分析的结果表明KOH、NaOH、H3PO4法制得的活性炭的N含量范围在0.25%-4.28%。通过控制活化温度和物料比可以调节N元素的含量。通过XPS分析,活性炭中含氮官能团类型主要有:吡啶氮N-6,吡咯氮或吡啶氮N-5,N-Q, N-X。制得的活性炭中氮存在的主要形式是N-5,N-6。
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