磷酸法制备颗粒活性炭的研究

直接采用化学法,在一定工艺处理后物料产生自胶合作用,而无需再添加胶黏剂即可生产成型颗粒活性炭.采用正交试验法优化磷酸活化法制备颗粒活性炭的工艺条件.结果表明,磷酸法制备颗粒活性炭的关键是选择合适的浸渍比以及产生塑化的捏合温度,这样有利于物料产生自胶合作用以及产品强度的提高.另外,影响颗粒活性炭碘吸附值最大的因素是磷酸质量分数,影响颗粒活性炭亚甲蓝吸附值及强度最大的因素是浸渍比.在磷酸质量分数为60%,浸渍比为100%,捏合温度为170 ℃,捏合时间为60 min的最优条件下可制得碘吸附值为1 004.15 mg/g,亚甲基蓝吸附值为172.5 mg/g,强度为93.6%,比表面积为1 694.150 m2/g的颗粒活性炭.     

基于KOH活化法的核桃壳基活性炭制备及其表征

采用农林废弃物制备比表面积大、微孔结构发达的活性炭,能够缓解资源短缺问题,减少环境污染,并且提高活性炭在气相吸附方面的利用价值。以核桃壳为原料、KOH为活化剂,采用单因素法探讨碱炭比、活化温度和活化时间对活性炭得率、碘吸附值的影响,确定了核桃壳基活性炭制备的最佳工艺条件。采用场发射扫描电镜、孔径分析仪、傅里叶红外光谱仪分析了活性炭的微观形貌、孔径结构、表面化学性质。结果表明:当碱炭比为3∶1、活化时间为60 min、活化温度为800℃时,制备的核桃壳基活性炭的比表面积为1 551.85 m2/g,总孔容为0.79 cm3/g,微孔比表面积为1 491.22 m2/g,微孔率为89.87%。该活性炭的比表面积大,微孔结构发达,同时极微孔含量很高。     

活化剂加入方式对活性炭产品性能的影响研究

活性炭是防护装备的重要装填材料。活性炭的活化工序是产品研制的关键,气体活化剂的加入方式对活化产品的性能影响很大。本研究以各类原料制备的炭化料为对象,在接触式实验活化炉(Ⅰ型)和穿透式实验活化炉(Ⅱ型)上进行对比研究。结果表明,Ⅱ型活化炉活化剂加入方式更科学合理,在活化时间、活化温度及活化剂加入量相同的条件下,活化料的吸附性能提高10%~15%左右。     

活化剂加入方式对活性炭产品性能的影响测试

活性炭是防护装备的重要装填材料。活性炭的活化工序是产品研制的关键,气体活化剂的加入方式对活化产品的性能影响很大。本研究以各类原料制备的炭化料为对象,在接触式实验活化炉(Ⅰ型)和穿透式实验活化炉(Ⅱ型)上进行对比研究。结果表明,Ⅱ型活化炉活化剂加入方式更科学合理,在活化时间、活化温度及活化剂加入量相同条件下,活化料的吸附性能高10%-15%左右。     

剩余污泥制备活性炭吸附剂及其应用研究

以城市污水厂剩余污泥为原料,采用不同活化方法制备活性炭吸附剂,同时对比不同活化剂活化效果,并对影响活化产物吸附性能的因素进行了研究.结果表明,化学活化法制备的活性炭吸附剂性能较好,最佳活化剂为ZnCl2与H2S04复配试剂.其最佳制备条件为:活化剂ZnCl2与H2SO4浓度均为5 mol·L-1(ZnCl2与H2SO4复配比例为2:1),活化温度550℃,固液比1:2.5,活化时间2 h.制备的活性炭吸附剂碘吸附值为488.02 mg·g-1,得率为86.6%.活性炭吸附剂比表面积为144.47m2·g-1,孔体积为0.05 mL·g-1,微孔体积为0.02 mL·g,平均孔径为38.51 nm.热分析干污泥在244.62℃失重(约为34 19%),失重成分主要是污泥中的有机物挥发组分.采用制备的活性炭吸附剂处理城市污水,COD去除率较高,污水色度也有了较大改善.     

木屑型香菇菌菌渣活性炭及其制备方法

以木屑型香菇菌菌渣为原料,采用微波辐照碳酸钾(K2CO3)活化法制备菌渣活性炭。探讨了活化时间、K2CO3与菌渣质量比、活化功率对活性炭得率及吸附性能的影响,得到适宜的制备条件为:活化时间16 min,K2CO3与菌渣质量比0.8∶1,活化功率520 W。该制备条件下所得活性炭碘值为729.94 mg/g,亚甲基蓝吸附值为163.47mg/g,得率为23.4%。SEM、N2吸附、零点电荷p H值的表征结果表明,微波辐照K2CO3活化起到了很好的造孔作用,菌渣活性炭的孔大多为直径介于3~6 nm的中孔。根据BET方程计算的菌渣活性炭比表面积(SBET)为674.2 m2/g,孔容为0.54 m L/g,平均孔径为3.7 nm,菌渣活性炭的p HZPC为5.23。     

麻疯树籽壳生物质炭的制备及对六价铬离子的吸附研究

以麻疯树籽壳为原料经磷酸活化后炭化处理制备了生物质炭吸附剂。以六价铬离子为目标对象,考察了磷酸浓度、活化时间、炭化温度、炭化时间等制备条件对生物质炭吸附六价铬离子的能力,并探讨了生物质炭的投加量、溶液pH值等工艺条件对六价铬离子吸附能力的影响。结果表明:在磷酸浓度为2 mol/L,活化18 h,600℃下炭化1.5 h时所制得的生物质炭在投加量为5 g/L、溶液pH值为3时对铬离子的吸附效果最佳,铬离子去除率为74.5%。     

磷酸改性油茶壳活性炭吸附水中的氨氮研究

水体中氨氮的过量容易导致水体富营养化,对自然环境造成极大的破坏。以磷酸为活化剂,按照不同的实验条件改性制备了油茶壳活性炭,利用所制备的油茶壳活性炭对水体中的氨氮进行了吸附,探讨了活化温度、活化剂浓度、吸附时间、氨氮初始浓度对吸附效果的影响,并进行了吸附热力学和动力学分析。结果表明:活化温度550℃,磷酸质量浓度50%时制备的油茶壳活性炭吸附水中氨氮的效果最佳。吸附过程在6 h左右时达到平衡,符合准二级动力学模型。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,对氨氮的实际最大吸附量可达到12.51 mg/g。0.1 g的磷酸改性油茶壳活性炭对初始质量浓度为4 mg/L的氨氮废水中氨氮的去除率可以达到90.5%,吸附效果良好。     

微波辐射烟杆氯化锌法制造活性炭工艺

提出了利用烟杆废料制造活性炭的新工艺.采用正交试验法对影响活性炭性能的因素,如微波辐射的功率、辐射时间、氯化锌浓度等进行了系统研究,得到了最佳工艺条件:微波辐射功率750 W,辐射时间7 min,氯化锌浓度为50%,利用该工艺条件所制备活性炭的产率为34.7%,亚甲蓝脱色力为17 mL/0.1 g,碘吸附值为1 093.4 mg/g.对比该活性炭与市售一级活性炭的微观结构,发现其具有更发达的微观孔隙结构.同传统方法相比,微波辐射法缩短了工艺时间,提高了产品性能.     

改性花生壳活性炭的制备及其对活性艳蓝X-BR的脱色研究

以花生壳为原料,用3种不同制备类型的花生壳活性炭做对比实验,对活性炭制备时的活化状态、炭化温度、炭化时间以及脱色时的吸附时间和投加量等因素进行了探讨,研究了改性花生壳活性炭对活性艳蓝X-BR染料溶液的脱色效果。结果表明,炭化温度为450℃,炭化时间为3 h,先用磷酸活化然后炭化制得的活性炭性能最为优良;其对活性艳蓝溶液进行脱色时的最佳投加量为4 g/L,反应时间为2 h。     

阿司匹林生产用废弃活性炭的微波一步再生

阿司匹林生产过程中会产生大量的粉末状废弃活性炭,对环境造成了较大的影响。提出了不外加活化气体的微波加热一步再生法再生废弃活性炭,使之循环利用。通过试验考察了再生温度、再生时间和物料厚度等因素对再生活性炭吸附性能和得率的影响。在再生温度700℃、再生时间10 min和物料厚度20 mm的优化条件下,亚甲基蓝吸附量为180 mg/g,再生活性炭的得率为40.875%,与常规方法再生药用活性炭相比,降低了再生温度,再生时间缩短了50%左右。此时再生活性炭的比表面积为1 296 m~2/g,平均孔径为3.016nm,适合于吸附亚甲基蓝,总孔体积为0.977 4 m L/g,其中微孔占47.81%,表明微孔和中孔都较为发达。扫描电镜和傅里叶变换红外光谱图分析表明,活性炭孔隙和表面性质得到了有效的再生恢复。微波一步再生法避免了通入活化气体而导致大量粉末活性炭被带走的问题,并且该方法具有速度快、效率高等优势。     

活性炭对垃圾渗滤液中甲醛、苯酚和苯胺吸附规律的研究

本采用经过预处理的200目活性炭作为吸附剂进行吸附实验，研究了在不同的活性炭加入量、吸附pH值、吸附温度、初始质量浓度和吸附时间等条件下，活性炭吸附甲醛、苯酚和苯胺单组份溶液的规律。吸附实验中，甲醛、苯酚和苯胺的初始质量浓度控制在垃圾渗滤液的范围，同时，其它条件也按照吸附操作的常用条件进行。结果表明：活性炭对苯酚和苯胺的吸附量随着pH值的升高呈下降的趋势，而对甲醛的吸附量呈上升的趋势；初始质量浓度对吸附量的影响较小；随温度的升高，吸附量呈下降的趋势；活性炭对甲醛、苯酚和苯胺吸附达到饱和时，所需时间分别为120min、40mm和80min左右，饱和吸附量分别为0．0148mg／g、0．708mg／g和1.14mg／g左右；由吸附等温公式的拟合结果显示，吸附是一复杂的过程，不是单一的物理或化学吸附。此外，活性炭对垃圾渗滤液的吸附处理，有较好的效果，去除率为55％～65％。所得活性炭的吸附规律，既可以为活性炭吸附这些物质或近似物提供参考，又可以为新型吸附剂的研制提供参照标准。     

季铵盐离子液体改性活性炭及其热安全性研究*

为进一步提高活性炭对VOCs的吸附性能和热安全性,采用铵盐类离子液体改性原始活性炭,优化其理化性质。结果表明:改性活性炭表面生成新的无机盐化合物,C=O、-OH、C-O、-COOH和C-S基团增加;孔隙结构增多且分布均匀,比表面积及微孔体积增大;改性后活性炭对甲苯的吸附量提高3.14倍,吸附效率明显提升;在固定碳的燃烧阶段,改性活性炭活化能为54.44 kJ·mol-1,是改性前活性炭的1.38倍,活化能增大,物质稳定性增强;当粒径为120~150目及200目以上时,改性前后活性炭的自燃温度分别从328.4 ℃、319.3 ℃增长至355.1 ℃、345.7 ℃。因此,负载季铵盐离子液体可有效提高活性炭吸附性能和热安全性,研究结果可为优化VOCs处理工艺提供参考。     

Fenton-活性炭联合处理高浓度工业废水

实验采用Fenton氧化与活性炭吸附相结合的方法处理高浓度工业废水,考察了Fenton反应和活性炭吸附影响COD去除率的的最佳条件。结果表明,Fenton反应的最佳条件为H2O2∶COD=2,Fe2+∶H2O2=1∶4,反应pH=3,反应时间采用60 min。活性炭柱吸附最佳用量采用15 g活性炭吸附50mL Fenton反应后水样,两者结合COD最大去除率达到85.47%。     

构造煤原生结构煤微孔特征的多重统计对比及其差异成因机制

孔径小于2 nm的微孔孔隙控制着煤的吸附能力,开展构造煤与原生结构煤微孔特征的对比研究有助于厘清构造煤是否具有超强瓦斯吸附能力。为统计确证构造煤与原生结构煤孔径小于2 nm的微孔孔隙是否存在显著差异,判断造成微孔孔隙特征变化的主控因素并探讨其原因,对鹤壁六矿、平顶山八矿和淮南谢桥矿3组采自同一煤层共生的构造煤与原生结构煤煤样,采用CO2吸附法测定了孔径小于2 nm的微孔孔隙特征参数,并基于CART递归分割、LSD多重比较及多元方差分析等统计分析方法对构造煤与原生结构煤的微孔孔容进行了多重统计对比研究。结果表明:1)构造煤与原生结构煤孔径小于2 nm的微孔孔容没有显著差异;2)构造变形作用对孔径小于2nm微孔孔隙变化的影响远小于变质作用;3)构造煤的吸附能力不是构造煤发育煤层易突出的主要原因;4)煤类微晶结构参数的变化是煤微孔形成的主控因素。     

椰壳基活性炭吸附高氯酸盐污染物的研究

为确定高氯酸盐污染物椰壳基活性炭吸附的最佳工艺参数,以高氯酸铵模拟废水为处理对象,通过L25(5)4正交试验考察活性炭投加量、温度、pH值、高氯酸盐初始浓度等参数对活性炭吸附率的影响规律。结果表明,ClO4-的去除率随着活性炭投加量的增加、ClO4-初始浓度的增大而增大,在偏中性的环境中具有较高的去除率,高温不利于活性炭的吸附反应。最佳工艺参数:活性炭投加量为0.4 g/L,pH为中性,温度为25℃,高氯酸盐初始质量浓度为2 mg/L。在最佳工艺参数条件下对ClO4-的吸附率为74.87%。     

微波诱导热解制备小麦秸秆吸附剂及响应面优化工艺研究

以氯化锌为活化剂,通过微波诱导热解法制备小麦秸秆吸附剂,并以微波功率、热解时间和氯化锌质量分数为影响因素,碘吸附值为响应值,采用响应面法对小麦秸秆吸附剂的制备工艺进行优化。结果表明,热解时间和微波功率对碘吸附值的交互作用明显。响应面优化工艺分析,发现当热解时间4.03 min、微波功率569.0 W,氯化锌质量分数为31.24%时,碘吸附值最大,为643.33 mg/g。另外,小麦秸秆吸附等温线与I型相似,吸附剂的微孔容积为0.238 4cm³/g,吸附剂的BJH孔径分布表现窄小,最高峰出现在2.1nm左右。处理Cr(VI)废水的吸附试验,发现Cr(VI)的去除率可以达到70%以上。研究表明,微波诱导热解法及响应面优化工艺制备的小麦秸秆吸附剂技术可行且具有良好的重金属废水处理应用前景。     

粒径损伤对原生煤和构造煤孔隙结构与分形特征的影响*

为了分析构造煤与原生煤因孔隙结构不同而导致的内部瓦斯存储和运移所存在的差异性。结合低温液氮实验,分析2种煤样的孔隙特征参数与分形维数之间的关系,发现破碎作用对原生煤和构造煤孔隙的破坏路径略有区别。对于原生煤,破碎作用先作用于较大孔隙,之后对微孔产生影响;而对于构造煤,破碎作用直接对较大孔隙和微孔隙产生影响。研究结果表明:原生煤孔隙表面越粗糙、微孔比表面积越大,吸附能力越强;构造煤孔隙结构越复杂、微孔孔容越大,吸附能力越强。研究结果可为构造煤与瓦斯突出的防治提供研究基础。     

外置植物碳源型人工湿地系统反硝化脱氮效果及N2O释放

人工湿地系统在处理低碳氮比污水时,通过外加碳源来提高系统的脱氮效率。碳源是反硝化过程中重要的影响因素,对N_2O释放必然也产生影响。采用芦苇(Phragmites australis)和二球悬铃木(Platanus acerifolia)树叶为碳源的外置碳源型的人工湿地系统,以葡萄糖作为对比碳源,研究有机碳源对脱氮效果及N_2O释放量的影响。结果表明,芦苇和悬铃木树叶作为碳源,在植物分解稳定后,脱氮效果稳定,TN平均去除率分别为90.3%和92.5%,比空白组高出15%左右;单批次试验中,芦苇组和树叶组N_2O平均释放量分别为40.91μg/(m~2·h)和34.16μg/(m~2·h),略高于葡萄糖组的6.20μg/(m~2·h),但显著小于空白组的127.45μg/(m~2·h),累积释放量与TN去除量的比值小于0.1%且显著小于空白组;芦苇和树叶组基质微生物的反硝化作用强度及PLFAs总量均显著高于空白组,细菌PLFAs占PLFAs总量的比例均接近50%,而真菌PLFAs仅大于7%,细菌为优势种群。因此,向处理低C/N污水的人工湿地系统补充适宜的植物碳源材料,可以有效提高脱氮效率并降低N_2O释放。