活性炭改性對氣相污染物甲醛及氨吸附去除影響的研究.pdf

1、隨著室內(nèi)空氣污染的日益嚴(yán)重，高效便捷的活性炭吸附技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注。但傳統(tǒng)的活性炭對甲醛及氨的去除主要通過單純的物理吸附實現(xiàn)，去除能力有限。本課題通過對幾種活性炭吸附甲醛性能的比較，篩選出了甲醛吸附最優(yōu)的炭型，確定了活性炭的適宜粒徑，并在此基礎(chǔ)上對篩選出的活性炭進行HNO3改性、負(fù)載金屬改性;采用等溫吸附模型以及吸附動力學(xué)對改性前后樣品的甲醛及氨吸附行為進行描述，并給出了改性活性炭對甲醛及氨的去除機理。論文主要內(nèi)容如下：
　

2、　考察了落葉松基、煤質(zhì)基、椰殼基3種活性炭對甲醛的吸附能力。結(jié)果表明:三種炭樣的比表面積關(guān)系為:椰殼活性炭＞煤質(zhì)活性炭＞落葉松基活性炭，比表面積、含氧官能團數(shù)量以及粒徑大小三者均對活性炭甲醛吸附行為產(chǎn)生影響?；钚蕴勘缺砻娣e越高，微孔比例越大，其對甲醛吸附容量越高，椰殼活性炭對甲醛的吸附容量最大，為1.38mg·g-1;表面含氧官能團數(shù)量越多，吸附容量越強;粒徑越小，吸附能力越好，實驗中粒徑為20-40目的椰殼活性炭對甲醛的吸附效果最好。

3、
　　對椰殼活性炭進行HNO3氧化改性，分析改性前后樣品的孔結(jié)構(gòu)及表面官能團含量變化，對樣品在靜態(tài)和動態(tài)兩種情況的吸附行為進行了研究，結(jié)合等溫吸附模型和吸附動力學(xué)分析吸附反應(yīng)過程，對吸附反應(yīng)的機理進行闡述。結(jié)果表明:HNO3改性后活性炭比表面積減小，介孔比例增加。且隨HNO3濃度的增加，樣品的比表面積逐漸降低，介孔比例逐漸變大，從23.0％增加到29.79％;改性后活性炭表面總酸性官能團含量增加，與原始活性炭相比，HNO3濃度為5

4、 mol·L-1的樣品(AC-N5)表面含氧官能團增加了0.393 mmol·g-1;改性后活性炭對甲醛的吸附能力明顯變大，從1.38 mg·g-1增加到3.45 mg·g-1;樣品對甲醛的飽和吸附量順序為AC-N5＞AC-N7＞AC-N3＞AC-N1＞ACraw;Langmuir方程和Freundlich方程均能很好描述甲醛在改性前后活性炭上的吸附行為;動力學(xué)研究表明，甲醛的吸附動力學(xué)過程符合準(zhǔn)二階動力學(xué)模型，其相關(guān)系數(shù)R2均高于0.

5、99，表明甲醛在改性前后活性炭上的吸附為物理-化學(xué)聯(lián)合吸附。
　　采用CuCl2溶液對椰殼活性炭進行改性以制備高容量甲醛吸附活性炭。用低溫液氮吸附(N2/77K)來表征銅鹽濃度的改變對活性炭孔隙結(jié)構(gòu)的影響;以掃描電鏡(SEM)觀測改性前后活性炭的表面形貌;用X射線光電子能譜(XPS)分析活性炭表面元素組成及存在形式;用X射線衍射(XRD)研究載銅活性炭的晶形結(jié)構(gòu);以常溫動態(tài)吸附評價活性炭對甲醛的吸附性能。結(jié)果表明:改性活性炭中銅以

6、Cu0、CuCl及CuCl23種形式存，改性活性炭微孔數(shù)量減少，介孔比例提高;隨銅鹽濃度增加，活性炭的比表面積和孔容減少，平均孔徑變大;改性后活性炭表面含氧官能團數(shù)量增加。當(dāng)CuCl2濃度為0.5 mol·L-1時，制備的改性活性炭對甲醛的吸附容量是原料活性炭的3倍，甲醛在改性活性炭上的吸附行為符合Freundlich吸附模型。吸附動力學(xué)模型研究表明甲醛在改性活性炭上的吸附符合準(zhǔn)二階動力學(xué)模型，說明樣品對甲醛的吸附為物理-化學(xué)聯(lián)合吸附。

7、
　　采用不同濃度的ZnCl2對椰殼活性炭進行表面改性以制備高容量氨吸附活性炭，并采用低溫液氮吸附(BET)、掃描電鏡(SEM)、Boehm滴定、X射線衍射(XRD)及熱重(TG)對改性前后活性炭的物理結(jié)構(gòu)及表面含氧官能團進行了測定，同時以常溫動態(tài)吸附對氨吸附容量及吸附動力學(xué)進行了研究，并對ZnCl2活性炭氨吸附去除機理進行了分析。結(jié)果表明:改性后活性炭微孔數(shù)量減少，介孔比例提高;隨ZnCl2濃度的增加，活性炭的比表面積、孔容減小

8、，平均孔徑變大，由23.00％增加到25.52％;改性后活性炭表面含氧官能團含量增加。以質(zhì)量比為11％的ZnCl2浸漬的活性炭樣品(AC3)總酸性含氧官能團增加最多，增加了0.259 mmol·g-1。浸漬ZnCl2溶液改性對活性炭吸附氨性能的改善十分明顯，樣品AC3對氨氣的吸附量(75.58 mg·g-1)為原始活性炭(12.5 mg·g-1)的6.05倍;吸附動力學(xué)模型研究得出氨在改性前后活性炭樣品上的吸附與準(zhǔn)二階動力學(xué)模型較符合，