新型聚合物改性活性炭功能复合材料的制备及性能研究

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1、江苏失学硕士学位论更摘要活性炭作魏～种卷嗣的多孔吸附材料，具有比表面积赢、孔结构发达、耐高温、耐腐蚀、导电、传热、抗酸耐谶、化学稳定链好帮生物褶容性好等一系列优点零活性炭在吸附方蘧已有广泛应用并再次成为研究热点之一，它主要应用予气相和液相的吸附分离过程，并广泛应用于防毒面具、分离精制气体、回收有祝溶剂、去除重金属离子靼净化污水源等各个应耀领域。圜前，关于活性炭的吸附研究主要停留在利用活性炭的多孔特性，以物理吸附为主，但活性炭的吸附特性不仅取决于其孔结构，与表蔼化学性质也有很大关系，因此，研究者对活性炭表面进行化学改性使其吸附性能增

2、强。本文中研究了将具有特殊基团的功能性聚合物弓}入到活性炭我志，制餐出薪鍪功能牲聚合物一活性炭复合材料，这种材料既可以发挥活性炭的孔结构优势，还能利用聚合物链段的特殊功能基团对废水中重金属离子等污染物进行选择性吸附，因此在电学、光学、生物、医药和繇保等领域都具毒广阔的应用前景器1．选择性的采用资源丰富、价格低廉的稻壳佟菇原料，用NaOH佟鸯活化剂酶仡学活化法制冬活性炭，讨论了浸渍比、活化方式、活化温度和活化时间对活性炭碘吸附值和产率的影响。得出最佳制备条件为：对稻壳在450℃氮气保护下炭傀簸，浸渍比蔻3：1，在4004C下预处理3

3、0min，再升温到8∞℃，进行高温滤化2h，洗净烘干。对制备出的活性炭(RAC)进行表征，发现其氮气吸附／脱附等温线为Ⅳ蓬，比表露可达1200m2／g，平均孔经麓3。8rim，孔容积为0．8cm3／g。2．探索了将聚合物合成到活性炭孔内的方法，雳冷冻充气法成功地将晕基覆烯酸甲酯直接原位聚合在灌性炭孔肉锫多种测试结果表明了聚甲基丙烯酸甲酯确实被合成在活性炭的孔道内。通过分析得出，单体大部分聚江苏大学硕士学位论文合在基体RAC孔道表面，聚合物的量约为15％。修饰聚合前后的比表面积和孔体积明显下降(分别从848。4m2／g到479—k，

4、由0．5022cm3／g降低至0．3405cm3／g)，并且RAC和PMMA-RAC吸附等温线属于第1V类型(介孔的特征)，具有C类型圈滞环(或H4型圈滞环)。3。用超声振荡法将丙烯酸直接原位聚合在活性炭孔内，成功制备出多孔聚丙烯酸～活性炭功能复合吸附材料，并用红外光谱、氮气吸附／脱附等温线和热重分析等分析方法对其进行表征。结果表明：聚合最佳单体配比羔：1，最佳聚合温度是洳℃；反应时间长达24h后，复合材料质量不会发生较大变化。分别霜活性炭和多孔聚丙烯酸一活性炭复合材料对C毪2÷进行吸附实验并做出比较，然后讨论了聚合物含量和振荡时

5、间对吸附效果的影响，发现复合材料对C珏2+的吸附以化学吸附为主，聚合物含量约为加％时，吸附量最大；吸附量随着时间的延长而增加，壹至20h后趋于平衡。用Langmuir和Freundlich吸附等温方程分析吸附热力学，用拟二级方程分析吸附动力学过程，分析可知：多孔聚丙烯酸一活性炭复合材料对Cu2+的吸附过程适用Freundlich吸附等温方程和拟二级动力学方程。4。采用超声振荡加冷冻充气法将2一丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(淞MpS)直接原位聚合聚合到多孔活性炭表面，对影响吸附的各种因素进行了实验研究，并研究了它对弛“、蕊2+和Zf+的

6、选择吸附性能。引入17％的PAMPS羞，PAMPS，RAC仍然保持着838m2／g的嘉比表面积和0．56cm3／g的较大孔道容积。吸附实验研究结果表明：吸附初期吸附量随吸附时间增加较快，约2个小时后吸附达到平缀。对三种重金属离子pb2+、Cu2+和Zn2+的平衡吸附量分别为275、92和83mg／g，并用拟二级动力学方程对其进行了数据拟合，结果表明拟二级动力学方程能较好的描述其吸附过程，规律基本一致，即先快后慢，且速率相差不大。吸附等温线实验结栗表暖：PAMPS．黜婶对Pb“、Cu2+和Zn2+的吸附量均随Pb(N03)2、Cu(

7、N03)2和Zn(N03)2的初始溶液浓度的增加而增大，然后逐渐趋于平衡。用Langmuk方程和Freundlichiv江苏大学硕士学位论文方程对数据遴行了攒合，发瑗蘸个模囊都惹较好黔按合实验数据拳p至差值嚣素实验缝果表踢PAMPS。RAC对pb2+、Cu2+和妇，的吸附量都随金属离子溶液pH值的增大而增加，并最终趋予平衡，对舻、Cu2+和zn2+的最适pH毽蓑次鸯5．5、5．5翻6．5宰选择性吸翳实验磅窕结果表骥：PAMPS，RAC对混合离子溶液中金属离子的吸附最大小依次为Pb2+>Cu2+>搿+，PAMPS。RAC对P酽÷有缀

8、好蘸选择性吸附，可耀PAMPS-RAC簿圈辩含煮pb2+、Cu2+翱zn2+的溶液或废液进行Pb2+的选撵性吸附分离回收。关键词：驳附材料；涯性炭；功戆聚合物；螯合吸附荆；化学吸附江苏大学硕士学位论文Activatedcarbonmateriali