南疆棉秆活性炭的制备及性能研究

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1、学校代码：10255学号：2131358東華大學DONGHUAUNIVERSITY硕士学位论文南疆棉秆活性炭的制备及性能研究StudyonpreparationandperformanceofactivatedcarbonfromcottonstrawofsouthXinjiang专业：环境工程姓名：陈香指导教师：马承愚教授买买提·吐尔逊副教授完成日期：2015年5月东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注黄沈发副教授答辩委员会主席上海市环境科学研究院李登新教授答辩委员会委员东华大学刘建允教授答辩委员会委员东华大学东华大学学位

2、论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日南疆棉秆活性炭的制备及性能研究摘要活性炭（AC）是一种非常重要的工业吸附剂，具有高度发达的孔隙结构、巨大的表面积、稳定的化学性质、强大的吸附容量及可再生性。此外，活性炭价格低廉，具有很高的商业价值，已被广泛应用于有机废

3、水和重金属废水的深度处理、气体的净化除臭等方面。随着工业的发展和人类环保意识的觉醒，活性炭的需求量也越来越大。因此，如何利用价廉易得的原材料制备高比表面积的活性炭已成为大家关注的重点。本文详细地综述了国内外活性炭的制备、应用研究进展，研究了农作物制备高比表面积活性炭的制备工艺，对活性炭进行表征以及对Cr(VI)废水进行吸附实验。本实验利用两步合成法，以新疆英吉沙县的棉花秸秆为原料，单一KOH、复合KOH/NaOH为活化剂制备活性炭。通过正交试验以碘吸附值为考核指标，确立最佳制备工艺条件，研究碱炭比、炭化温度、活化温度、活化时间等因素对吸附性能的影响

4、。结果表明选用KOH/NaOH为活化剂制备高比表面积活性炭的方法是可行的，最佳工艺条件为炭化温度为400℃，活化温度为700℃、活化时间为40min、KOH/NaOH/C为3。活性炭最大碘吸附值达到1836mg/g。采用电感耦合等离子体质谱、元素分析仪、低温氮气吸附对活性炭进行了表征实验。元素分析结果表明样品中的K、Na、Ca、Mg、Cr、Cd含量比较低，说明样品所取地盐碱化程度较低。棉花秸秆原料含碳量高达42.84%，经KOH、KOH/NaOH活化后，活性炭的含碳量分别提高到55.15%，81.56%，H、N的含2量明显降低。BET比面积分别达到

5、1686，2417m/g；孔隙主要分布在微孔，平均孔径为1.752,1.855nm。同时采用SEM、FT-IR、XRD对KOH、KOH/NaOH活化样品的表面形貌、官能团、微晶结构进行对比分析，表明它们结构相似，但KOH/NaOH活性炭出现更多的微孔和一定量的大孔。本文在静态条件下，分别以吸附时间、pH值、活性炭用量、初始溶液浓度、吸附温度为单因子变量，研究了最佳工艺条件下制备的活性炭对模拟Cr(VI)废水的吸附效果的影响，获得了处理Cr(VI)废水的最佳条件，从而提高活性炭处理废水中的Cr(Ⅵ)的吸附效率。采用Lnagmnir吸附等温线方程和Fr

6、uendicih吸附等温线方程对实验数据进行拟合，用准一级吸附动力学模型、准二级吸附动力学模I型、颗粒内扩散模型对棉秆活性炭吸附Cr(VI)的动力学数据进行了拟合。实验得出最佳条件：接触时间为180min，pH值为3，吸附剂量为0.05g，溶液初始浓度为150mg/L，实验温度为25℃。另外，Langmuir吸附等温线方程能更好地拟合Cr(VI)在活性炭上的吸附平衡，方程拟合的相关系数为0.995，其表面吸附以表面单分子层化学吸附为主。吸附动力学研究表明，Cr(Ⅵ)在棉秆活性炭上的吸附行为能很好地适用准二级动力学模型，模型的相关系数为0.989。关

7、键词：活性炭；棉花秸秆；KOH/NaOH活化；高比表面积；南疆IIStudyonpreparationandperformanceofactivatedcarbonfromcottonstrawofsouthXinjiangABSTRACTActivatedcarbon(AC)wasknownasoneofthemostimportantindustrialabsorbingmaterialsbecauseofitsdevelopedporestructure,prodigioussurfaceareaaswellasstablechemicalp

8、roperties,strongadsorptioncapacityandsimpleregenerationmethod