核桃殼水熱活性炭的制備及其吸附性能的研究.pdf

1、核桃殼是一種分布非常廣泛的典型廢棄生物質(zhì)，是一種可再生、易生物降解的環(huán)境友好型天然資源。核桃殼作為制備炭材料的原料，可將廢棄生物質(zhì)資源轉(zhuǎn)換為一種制備簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良的炭材料，是處理環(huán)境污染物的新型的環(huán)保材料。水熱炭化制備水熱炭材料是近年來研究功能性炭材料的課題。本研究選擇核桃殼水熱炭作為制備活性炭材料的前驅(qū)體，建立了制備水熱活性炭的方法并對(duì)制備的水熱活性炭材料各性能進(jìn)行表征，結(jié)果如下:
　　(1)在密閉的容器里，以水作為溶劑，溫度對(duì)

2、水熱炭化過程的影響最為顯著，調(diào)節(jié)溫度在180-250℃范圍內(nèi)的變化，利用掃描電子顯微鏡、紅外光譜、元素分析等手段表征產(chǎn)物，在溫度240℃水熱條件下，碳含量達(dá)到70.31％，且制備的炭材料熱值隨之提高。利用過程簡(jiǎn)單、條件溫和的水熱方法制備活化前驅(qū)體，為后續(xù)活化提供了基本的碳骨架結(jié)構(gòu)，可降低整個(gè)制備活性炭工藝的成本。
　　(2)選擇碳含量最高的水熱炭材料進(jìn)行化學(xué)活化處理，考察活化溫度(500、600、700、800、900℃)、活化時(shí)

3、間(30、60、90、120、150 min)、堿炭比(1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1)對(duì)制備水熱活性炭性能的影響。采用單因素統(tǒng)計(jì)分析和正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)制備最優(yōu)炭材料，通過探討水熱活性炭的結(jié)構(gòu)、比表面積、孔徑孔容以及對(duì)亞甲基藍(lán)吸附性能等參數(shù)，綜合評(píng)價(jià)制備水熱活性炭的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明240℃核桃殼水熱炭作為改性的前驅(qū)體，活化溫度為800℃，活化時(shí)間為120 min，堿炭比為3∶1時(shí)，制備的活化水熱炭性能最佳。此時(shí)，水熱活性炭對(duì)亞甲基

4、藍(lán)的吸附量為498.52 mg/g，比表面積達(dá)2892.70 m2/g，總孔容為1.281 cm3/g，微孔孔容為0.416，表明制備的水熱活性炭材料以微孔為主。其對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能優(yōu)于傳統(tǒng)制備活性炭的吸附性能，為水熱活化方法深入研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　(3)通過對(duì)核桃殼水熱活性炭吸附亞甲基藍(lán)影響因素的分析，考察了吸附條件水熱活性炭的投加量、初始濃度、初始pH以及停留時(shí)間對(duì)吸附過程的影響趨勢(shì)，采用動(dòng)力學(xué)和吸附等溫線對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行