工业、农林、城市固废基活性炭吸附有害气体研究进展

活性炭具有较大的孔隙率和比表面积，对有害气体的吸附能力较强。固体废弃物作为在生产和生活中丧失利用价值的一种废弃物，其无组织堆放对生态环境造成了极大危害。以固体废弃物为原料制备固废基活性炭用于净化有害气体，无疑是实现环境友好型废弃资源再利用的一种有效方式。总结了工业、农林、城市等典型固废基活性炭的分类，分析了其表面化学性质，介绍了其对有害气体的吸附机理，梳理了影响固废基活性炭吸附效率的主要因素。固废种类繁多，未来可以开展人畜粪便、食物残骸以及有危险性的电化学、医疗废弃物的利用研究，为开发新型固废基活性炭寻找突破口。另外，还可以尝试扩大固废基活性炭吸附的有害气体类型，如烷烃、芳香烃、酮、酸、酯、醇和氯代烃等，进一步拓宽固废基活性炭的应用范围。     

7种人工湿地填料对污水中营养盐吸附能力的评价

为筛选对污水中氮、磷吸附效果较好的填料,选取7种在污水处理中较常用到的填料(煤渣、火山岩、活性炭、沸石、牡蛎壳、钢渣和河沙)作为研究对象,考察其吸附、解吸特性。结果表明,Langmuir和Freundlich方程均能较好地拟合填料对氨氮(NH_4~+-N)和磷酸盐(PO_4~(3-))的吸附特征。通过Langmuir模型计算,沸石、活性炭、火山岩和牡蛎壳对NH_4~+-N的理论饱和吸附量较大;钢渣、牡蛎壳、沸石和煤渣对PO_4~(3-)盐的理论饱和吸附量较大。在动力学特征研究中,沸石和钢渣分别对NH_4~+-N和PO_4~(3-)保持了较高的吸附速率,同时其解吸风险也较其他填料大。综合评价填料对NH_4~+-N与PO_4~(3-)的等温吸附过程、吸附动力学特征及解吸风险,发现沸石和钢渣分别对NH_4~+-N和PO_4~(3-)具有很强吸附能力,可针对不同浓度含氮、磷废水进行适当选择及搭配使用,牡蛎壳对NH_4~+-N和PO_4~(3-)同时具有较强的吸附能力,是作为人工湿地填料的较好选择。     

生物质基活性炭处理含酚废水研究进展

介绍了活性炭吸附酚类物质的动力学和热力学机理,简述了近几年活性炭处理含酚废水的相关实践,并对生物质基活性炭的制备、表面改性,吸附饱和活性炭的再生技术、与其它水处理技术联合使用的情况等进行了归纳。认为对于活性炭处理含酚废水的技术应用,需要在高效生物质基活性炭的制备工艺基础上,探索最佳的吸附处理工艺技术,并与其它废水处理技术相结合,开展进一步的研究。     

活性炭多段再生炉的结构设计

用颗粒活性炭处理工业废水时,由于活性炭吸附水中有机物,并经过一段时间后达到了饱和,从而使炭失去了吸附能力,此时就需要对已饱和的活性炭进行再生。本文针对就活性炭再生装置立式多段再生炉结构的主要部件进行了设计分析,并对其主要性能参数做了详细的介绍     

植物基活性炭的制备及吸附应用研究进展

从植物基活性炭的制备及其吸附应用两个部分对国内外的研究进行了综述。介绍了不同生物质原料对活性炭品质和用途的影响,总结了常用活性炭炭化方法,着重阐述了不同活化方法的优缺点和研究现状,并对不同活性炭改性技术的特点和应用进行了比较。植物基活性炭的应用主要包括对硫化氢等工业废气和甲醛等室内废气的吸附净化,对废水中有机染料、有机药物、小分子有机化合物和重金属的吸附,以及被用于制作超级电容器电极材料等。最后针对目前研究中对植物原料的特点考虑不足、制备过程存在环境污染等问题,指出根据植物前体的性质优化制备方法、开发绿色高效制备技术、提高活性炭回收再利用效率将是今后的主要研究方向。     

木质素基活性炭对刚果红的吸附性能研究

以纤维乙醇生产副产物木质素为原料,通过水蒸气活化方法制备木质素基活性炭。研究木质素基活性炭对刚果红(CR)废水的吸附行为,主要考察吸附时间、pH、吸附剂用量和温度等实验条件对吸附效果的影响。用Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin等温模型,对木质素基活性炭吸附CR的吸附平衡数据进行拟合分析,结果表明,活性炭对刚果红的吸附过程符合Langmuir、Redlich-Peterson和Temkin等温吸附模型。动力学研究发现,吸附过程可以用准二级动力学模型很好的描述。活性炭对CR的吸附过程是一个以化学吸附为主的自发吸热过程。298 K时,最大饱和吸附量为0.089 7 mmol/g,木质素基活性炭对CR有良好的吸附性能,可用于CR废水处理用吸附剂。     

木质素基活性炭对刚果红的吸附性能研究

以纤维乙醇生产副产物木质素为原料,通过水蒸气活化方法制备木质素基活性炭。研究木质素基活性炭对刚果红(CR)废水的吸附行为,主要考察吸附时间、pH、吸附剂用量和温度等实验条件对吸附效果的影响。用Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin等温模型,对木质素基活性炭吸附CR的吸附平衡数据进行拟合分析,结果表明,活性炭对刚果红的吸附过程符合Langmuir、Redlich-Peterson和Temkin等温吸附模型。动力学研究发现,吸附过程可以用准二级动力学模型很好的描述。活性炭对CR的吸附过程是一个以化学吸附为主的自发吸热过程。298 K时,最大饱和吸附量为0.089 7 mmol/g,木质素基活性炭对CR有良好的吸附性能,可用于CR废水处理用吸附剂。     

19种人工湿地填料对磷吸附解吸效果研究

为筛选吸附磷效果较好的填料,选取19种水处理中用到的填料进行吸附解吸实验。结果表明,Freundlich、Langmuir和Redlich-Peterson模型均能较好地拟合各填料对磷的吸附特征;通过Langmuir模型计算,钢渣、高岭土、麦饭石、无烟煤、火山岩、生物炭、瓷砂陶粒对磷的理论饱和吸附量较大;同时,同种填料,粒径越小,理论饱和吸附量越大。吸附饱和的火山岩、麦饭石、活性炭、海绵铁等填料对磷的稳定能力较差,易于释放到水中,粒径越小,稳定性越差。从吸附解吸性能的角度考虑,钢渣、无烟煤、高岭土、瓷砂陶粒等是湿地填料较好的选择。     

臭氧氧化法再生活性炭的研究

研究了利用臭氧氧化法再生吸附了对硝基苯酚的活性炭。实验结果表明，臭氧氧化法对活性炭有着较好的再生能力，但活性炭的吸附饱和程度对其再生效率有着重要的影响。当活性炭的吸附量比较小时，臭氧氧化法对其有着很好的再生效率；而当其吸附饱和程度较高时，臭氧对其的吸附能力几乎无法再生。臭氧对活性炭的再生效率与活性炭的干燥与否无关。臭氧氧化再生活性炭有一个较佳的处理时间，在本实验条件下只需10min即可，延长处理时间不会提高活性炭的吸附能力。     

钢渣改性活性炭的制备及其降解甲醛性能

以钢渣和助磨剂(乙二醇、三乙醇胺和无水乙醇按体积比1:1:1混合)制备钢渣超细粉,用其对活性炭进行改性处理,获得钢渣改性活性炭,研究了钢渣种类、助磨剂用量和钢渣超细粉用量对钢渣改性活性炭降解甲醛性能的影响,分析了钢渣的化学成分、钢渣超细粉的粒度分布及结构、钢渣改性活性炭的微观结构。结果表明,450 g热闷渣与6 g助磨剂制备的钢渣超细粉用量10 g、活性炭30 g、无水乙醇50 g制备的钢渣改性活性炭具有良好的降解甲醛性能,12 h后甲醛降解率为60.9%。热闷渣中Fe2O3和MnO含量高,有利于甲醛在具有孔结构的活性炭中富集与催化降解;适量的助磨剂可显著减小钢渣超细粉的粒径,改善其粒度分布均匀程度,有利于增加钢渣超细粉与活性炭、甲醛的接触面积;可抵消由于活性炭孔隙率与比表面积降低导致的吸附性能下降,提高钢渣改性活性炭降解甲醛的性能。     

“活性炭吸附+催化燃烧”工艺在VOCs治理中的联合应用研究

本文研究了“活性炭吸附+催化燃烧”工艺在挥发性有机化合物（VOCs）治理中的联合应用,以提高现代化工废气处理系统的效率和环保性能。首先,详细介绍了该工艺的基本原理,包括活性炭吸附、脱附和催化燃烧的机理,以及影响催化燃烧反应的主要因素。随后,阐述了活性炭废气处理系统的主要处理工序与原理,包括废气的捕集、多级过滤、活性炭吸附和催化燃烧等阶段。在活性炭吸附+催化燃烧系统方案中,系统通过多级过滤确保废气在进入设备前达到清洁无害的标准。活性炭在吸附阶段通过其巨大表面积和微孔结构有效吸附废气中的有机物,将其转化为对人体无害的气体。随着活性炭吸附的饱和,通过吹扫干热空气进行脱附再生,维持活性炭床的吸附能力。脱附后的废气进入催化燃烧装置,在催化剂的作用下高效氧化燃烧,将有机物完全分解为水和二氧化碳。系统设计中,燃烧产生的热量被用于加热活性炭吸附系统和预处理废气,提高整个系统的能源利用率。     

石油焦系活性炭2-甲基噻吩吸附性能研究

以石油焦为原料经高温炭化和水蒸气活化处理制备出石油焦基活性炭,经硝酸氧化处理后,采用静态吸附法测试了2-甲基噻吩在石油焦基活性炭上的吸附性能。研究结果显示,制备的活性炭比表面积高于800 m2·g-1,孔容大于0.45 cm3·g-1,经硝酸处理后比表面积和总孔容有所下降。样品经硝酸处理后,对2-甲基噻吩的饱和吸附量显著增加,硝酸处理40 min得到的活性炭对2-甲基噻吩的饱和吸附量最大。2-甲基噻吩在石油焦基活性炭上的吸附动力学均遵循拟二级动力学模型,饱和吸附量随吸附温度的增加而减小,热力学上表现为放热,熵减且是自发进行的过程。     

活性炭表面化学性质对二氧化碳吸附平衡的影响

把氢氧化钾活化的石油焦基活性炭进行浓硫酸氧化,并对氧化物进行热处理,得到不同氧含量的活性炭,并用氮气物理吸附和XPS对活性炭的孔及其表面化学官能团进行了表征.研究了二氧化碳在不同氧含量活性炭上的吸附平衡容量随温度的变化以及氧含量对于二氧化碳吸附容量的影响.结果表明:在25℃～175℃和0.001MPa～1.5MPa的范围内,二氧化碳在活性炭上的吸附可以用Langmuir方程很好地描述,饱和覆盖度和黏附系数均随温度的升高而下降,吸附热随活性炭的氧化和热处理变化很小.随活性炭O/C比的增加,饱和覆盖度下降,而黏附系数增加.适合二氧化碳吸附的活性炭应具有适中的O/C比,O/C比太大和太小均不利于二氧化碳的吸附.     

粘胶基活性炭纤维及其改性

粘胶基活性炭纤维比普通活性炭性能优越，吸附量大．机械强度高，吸附、脱附速度快，正逐渐地被用于废水处理，饮用水及空气净化等多种领域。本文介绍了粘胶基活性炭纤维材料的结构，性能、制备过程，以及化学改性的国内外研究情况，并对其应用前景进行了展望。     

KOH活化芒果核制备活性炭及其吸附性能研究

以芒果核为原料,氢氧化钾溶液为活化剂制备芒果核基活性炭。结果表明,芒果核基活性炭的最佳制备工艺条件为:活化剂氢氧化钾溶液浓度2 mol/L,活化时间80 min、活化温度600℃、碳化温度350℃,在此工艺条件下制备的芒果核活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为1 489.26和193.71 mg/g。芒果核活性炭吸附剂对重金属Cd~(2+)和Cu~(2+)具有一定的吸附能力,其饱和吸附量分别为26.15和38.25 mg/g。采用扫描电镜对产品的表面形态进行分析,发现其具有丰富的不规则孔隙结构。     

一步快速活化法制备生物质活性炭及其对乙酸乙酯的吸附再生

活性炭吸附法因技术成熟、简单易行、吸附效率高等优点而被广泛应用于挥发性有机化合物（VOCs）的处理中。本文以山林废弃物的野山桃核为原料,烟道废气及硝酸铁为活化剂,制备了一系列生物质活性炭,并利用固定床吸附装置对其吸附、再生性能进行了研究。利用二氧化碳和水蒸气模拟烟气,在固定流量的烟气活化氛围中进行活化,并探讨了不同硝酸铁的量对活性炭的孔隙结构及其吸附再生性能的影响。利用N₂ 吸附-脱附实验、扫描电镜、拉曼光谱和红外光谱等技术研究了活性炭详细特征。结果表明：当硝酸铁的质量分数为0.2% 时,所制备的活性炭AC-3具有最大的比表面积和平均孔径,分别为923m2/g及2.57nm。其对乙酸乙酯的饱和吸附量也最大,为973.04mg/g。利用烟气对AC-3活性炭进行活化再生处理,经过3次重复吸附-解吸再生实验,其饱和吸附能力仍可达91.5％以上,实现了废弃烟气资源化利用及活性炭的循环回收,从而达到废气治理的目标。     

不同孔径活性炭吸附挥发性有机物的分子模拟

借助Materials Studio软件建立了0.902nm、1.997nm、3.000nm、4.000nm孔径的活性炭狭缝孔模型,采用巨正则蒙特卡洛模拟（Grand Canonical Monte Carlo）的模拟方法计算了其对挥发性有机物（VOCs,如异己烷、苯、甲苯、丙酮和甲醇）的吸附数据,考察了活性炭孔径的变化对VOCs吸附性能的影响,并对实际应用进行指导。模拟结果显示：活性炭对VOCs的吸附受孔径和吸附能的共同影响,在293.15K、各物质饱和蒸气压p₀下,随着孔径的增大,吸附质吸附剂之间的亲和力呈下降趋势。活性炭孔径由0.902nm增加到4.000nm对异己烷、苯、甲苯的饱和吸附量逐渐增大,而4.000nm孔径活性炭对丙酮饱和吸附量小于3.000nm孔径活性炭,3.000nm、4.000nm孔径活性炭对甲醇饱和吸附量小于1.997nm孔径活性炭。在工业废气VOCs吸附回收中选择0.902～1.997nm孔径活性炭能够达到最佳效果。     

活性炭对丁酮的吸附动力学研究

研究了2种活性炭（木质活性炭和煤质活性炭）对丁酮的吸附,重点考察了活性炭的吸附时间、吸附温度和丁酮载气流量对丁酮吸附的影响,并用准一级、准二级、Elovich和Bangham 4种动力学模型对活性炭在不同温度条件下对丁酮的吸附行为进行了动力学拟合,确定其动力学吸附模型。实验表明：不同的活性炭对丁酮的吸附过程不同;活性炭对丁酮的吸附是一个吸附和解吸同时存在的过程,当吸附速率和解吸速率相等时,该过程达到吸附平衡;随着吸附温度的升高,活性炭对丁酮的饱和吸附量逐渐降低,说明活性炭对丁酮的吸附过程为放热反应;丁酮载气流量对活性炭吸附丁酮达到饱和的时间以及吸附速率有影响,对AC-1的最终饱和吸附量影响显著,对AC-2的最终饱和吸附量没有显著影响。这2种活性炭吸附丁酮最适宜的吸附温度均为303 K,最佳的载气流量为400 mL/min。在不同温度下对活性炭吸附丁酮的过程进行动力学分析,发现Bangham方程计算得到的相关系数R²大于0.99,因此,活性炭对丁酮的吸附动力学方程符合Bangham动力学方程。     

泥炭的吸附性能研究

本文研究了泥炭对亚甲兰和酚的水溶液的吸附作用。结果表明泥炭对亚甲兰的饱和吸附量是活性炭的4倍,且pH值能强烈影响泥炭对亚甲兰的吸附能力。其吸附机理在本文中也分别进行了讨论。     

汽油吸附脱硫研究现状

综述了汽油吸附剂以及吸附脱硫技术的研究成果,重点介绍了分子筛基吸附剂,金属氧化物基吸附剂和活性炭基吸附剂的研究情况,指出实现汽油吸附脱硫工业化的关键是提高吸附剂的硫容、选择性和再生性能,并对未来吸附剂的研究方向进行了预测.