水涤脱附条件下活性炭脱硫中吸附反应空间的研究

以不同吸附材料的吸附性能测试实验结果为依据,研究了水涤脱附条件下活性炭脱硫的机理,并以Zawadzki的反应机理为依据,对整个反应过程中的吸附反应空间进行了分析和估算.研究表明,在有水的情况下,只有当孔隙中具有一定的反应空间,使其能容纳反应系统的空间构型时,SO2才能发生氧化,从而产生有效的吸附位.因此,活性炭的孔径分布是决定吸附材料对SO2吸附性能的关键;孔宽为1nm时的吸附过程具有最大的孔隙利用率;峰值孔径超过1nm、颗粒直径为3mm的MHY30中孔型颗粒活性炭是一种理想的吸附材料.     

盐酸处理对活性炭纤维吸附性能的影响

采用盐酸对活性炭纤维进行预处理,通过单因素实验和正交试验比较了不同处理条件对活性炭纤维的处理效果;通过碘吸附值研究处理前后活性炭纤维的吸附性能变化,通过低温液氮吸附表征活性炭纤维的比表面积及孔结构变化,并通过扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶红外光谱(FTIR)表征活性炭纤维表面形貌及表面官能团的变化.实验结果表明,经盐酸处理后,活性炭纤维的吸附性能明显提高.且当盐酸质量分数为4%,振荡时间为50min时,其碘吸附值较原样提高24.89%,比表面积较原样增大27.45%,孔容由0.425 639mL·g-1增大为0.465 181mL·g-1,微孔数量增多;活性炭纤维表面形貌较原样变化不大,材料中的含氧官能团的吸收峰略微增强,苯环吸收峰逐渐消失.     

活性炭纤维在硝基苯水溶液中的吸附和再生

采用活性炭纤维处理硝基苯废水,通过静态与动态吸附实验,测定了表观平衡吸附量,动态穿透曲线,研究表明该材料处理硝基苯废水吸附容量大,吸附速度快。研究了高温再生后活性炭纤维的表面纤维结构、比表面积和孔径分布的变化,发现活性炭纤维在高温条件下碳微晶结构的重新蚀刻可能使比表面积有一定程度的增大。     

活性炭孔隙结构在其丙酮吸附中的作用

为了探讨活性炭孔结构对其吸附的影响,分别用氮气绝热吸附、扫描电镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR),对活性炭表面物化性质进行表征。并以丙酮为吸附质,在温度为298.15 K下进行静态和动态吸附实验,研究丙酮在活性炭上的吸附平衡、吸附动力学与吸附能。结果表明:活性炭样品的丙酮饱和吸附容量与活性炭的比表面积、总孔容有正相关关系。孔径在1.67~2.22 nm之间的孔容和丙酮吸附量之间存在较好的线性关系,且线性斜率随丙酮浓度增加而变大。丙酮吸附行为符合Langmuir吸附等温模型和准二级动力学方程式。活性炭的孔是丙酮吸附速率主要制约因素,各吸附阶段吸附速率主要制约因素分别为:快速吸附阶段为微孔、中孔,颗粒内扩散阶段为微孔,吸附末尾阶段为中孔。丙酮在活性炭表面的覆盖率是丙酮分子与吸附剂内吸附位的作用结果,孔结构不同,吸附位分布不同,丙酮表面覆盖率小的活性炭吸附能大,表明活性炭孔结构对其吸附能产生影响。     

TiO2/活性炭复合纳米纤维膜吸附亚甲基蓝的动力学

聚丙烯腈、N,N-二甲基甲酰胺和钛酸四丁脂水解溶胶的混合液通过静电纺丝、预氧化、炭化、活化制备TiO2/活性炭复合纳米纤维膜.基于静态吸附试验,考察了不同TiO2/活性炭复合纳米纤维膜投加量、亚甲基蓝初始质量浓度、温度、pH值条件下,TiO2/活性炭复合纳米纤维膜对亚甲基蓝的吸附性能,并用Langmuir等温吸附方程、Freundlich等温吸附方程、准一级动力学方程,准二级动力学方程、颗粒内扩散方程进行了拟合,结果表明,Freundlich经验公式、准二级动力学方程能较好地描述TiO2/活性炭复合纳米纤维膜对亚甲基蓝的吸附行为.研究表明,吸附量随温度升高而增加,吸附效率受颗粒内扩散影响.无论是紫外光还是太阳光照射,TiO2/活性炭复合纳米纤维膜都具有很好的光催化再生性能.     

基于氮磷废水处理的沸石多孔吸附材料制备

以改性沸石粉体为原料,采用添加黏结剂和造孔剂方法制备多孔颗粒沸石,重点研究了黏结剂种类、用量、造孔剂种类和用量,水添加量等对颗粒沸石散失率及吸附氨氮、磷酸盐性能的影响.结果表明:聚乙烯醇(PVA)黏结效果优于水泥和羧甲基纤维素钠(CMC),造孔剂碳酸氢钠相比较活性炭效果更佳.扫描电镜(SEM)结果发现添加碳酸氢钠后,颗粒沸石孔径增大,孔隙结构得到明显改善.在改性沸石粉体中添加1.2%PVA、4%碳酸氢钠、40%水制备所得颗粒型沸石散失率为0,且具有较高氮磷吸附性能,对水中氨氮、磷酸盐的去除率高达88.55%和83.11%.吸附动力学实验表明,多孔颗粒型沸石对氮磷的吸附更加符合拟二级动力学模型.     

酸改性活性炭吸附甲苯的性能研究

商业活性炭分别经过1mol/L的硝酸、盐酸、硫酸处理.采用Boehm滴定、傅式转换红外光谱仪(FTIR)、比表面积分析仪对活性炭样品的物化性质进行测试.以甲苯为吸附质,在283K下进行了固定床吸附实验.研究讨论了改性前后活性炭对甲苯的吸附量影响,计算了相应的动力学参数和吸附能.结果表明:酸改性可以增加活性炭表面酸性官能团的总数量;改变孔径分布.酸改性活性炭对甲苯的吸附量大小顺序为:N-AC,S-AC,AC,Cl-AC.准二阶动力学方程比准一阶动力学能更好地描述甲苯在改性活性炭上的吸附过程;酸改性增大了微孔占有率,提高了吸附速度;酸改性增大活性炭吸附有机气体的吸附能,导致酸改性活性炭与甲苯结合度降低.     

微波改性对活性炭及其甲醇吸附的影响

分别在600,700和800℃下对活性炭进行微波辐照加热改性.采用比表面积及孔径分析仪、Boehm滴定、傅立叶转换红外光谱对活性炭的物化性质进行表征.并且在10℃下以甲醇为吸附质进行固定床吸附实验.研究表明:微波改性后,活性炭的比表面积、总孔容小幅度减小,但微孔比表面积显著增大;随着温度升高,活性炭表面酸性基团大量分解,碱性基团逐渐形成.Langmuir方程和Freundlich方程均能较好的描述甲醇在活性炭上的吸附.准二阶动力学方程最适合描述甲醇的动态吸附过程,说明甲醇吸附是一个物理和化学复合的吸附过程,吸附受到活性炭表面官能团的影响.颗粒内扩散模型拟合结果分为3个线性阶段:表面吸附阶段、渐近吸附阶段和吸附平衡阶段.微波改性后活性炭对甲醇的吸附能均增大,吸附能与活性炭表面含氮官能团总量成正比.     

废轮胎活性炭对水中低浓度苯酚的吸附动力学特性

为了去除水中残留的低浓度苯酚,采用水蒸气活化法制备废轮胎活性炭,分析了废轮胎活性炭自水溶液吸附低浓度苯酚的吸附动力学特性,考察了吸附剂投加量和苯酚初始浓度对吸附过程的影响。分别采用拟一级反应、拟二级反应和颗粒内扩散反应模型对不同温度下的反应动力学数据进行拟合。研究结果表明：拟二级反应动力学模型能够较好地描述废轮胎活性炭吸附低浓度苯酚的动力学数据,颗粒内扩散影响吸附速率,但不是唯一的速率控制步骤,计算得到的表观吸附活化能表明,该吸附过程以物理吸附为主,废轮胎活性炭用量为0.3 g/L时,苯酚浓度小于2 μg/L。     

ZrO2-颗粒活性炭对4-氯酚废水吸附的热力学和动力学研究

研究了修饰活性炭对4-氯酚的静态吸附过程,并对吸附热力学及动力学进行了分析。实验结果表明:ZrO2-颗粒活性炭对水中4-氯酚的吸附量随着初始浓度的增加而增大,吸附4h后达到吸附平衡;其吸附等温线可用Freundlich模型描述,吸附过程符合Makay二级吸附动力学方程。在不同温度下,ZrO_2-颗粒活性炭对4-氯酚的吸附熵变ΔS大于零,说明该过程是一个熵增的过程;其焓变ΔH、吸附吉布斯自由能变ΔG均为负值,说明4-氯酚在ZrO_2-颗粒活性炭上的吸附是一个自发、放热的过程,为物理吸附,非单分子层吸附。     

化学活化法制备酚醛基活性炭纤维及其吸附性能

以酚醛纤维为原料、KOH为活化剂,采用化学活化法制备酚醛基活性炭纤维（PACF）,并以亚甲基蓝（MB）染料溶液作为吸附对象,对其吸附性能和吸附机理进行研究,同时采用扫描电子显微镜和比表面积及孔隙度分析仪对其微观形貌和比表面积及孔结构进行分析。结果表明：所制备的PACF得率高达47.01%,比表面积为1 378.48 m2/g,总孔容为0.60 cm3/g,平均孔径为1.52 nm,微孔率为90.62%,是一种以微孔为主的多孔性高吸附材料。当MB染料溶液的初始质量浓度为300 mg/L、pH为5时,最有利于PACF对其吸附,此时吸附量高达468.52 mg/g。吸附平衡和吸附动力学研究表明：PACF对MB染料溶液的吸附过程更符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。此外,颗粒内扩散模型分析表明：外扩散和粒子内扩散都是PACF对MB染料分子吸附过程速率的控制步骤。     

载铁颗粒活性炭（IOCGAC）去除废水中Cr（VI）的研究

采用溶液浸溃一加热法制备栽铁颗粒活性炭(10CGAC).并通过SEM/EDAX进行表征,研究了不同实验条件(pH值、初始浓度、吸附剂投加量和共存无机离子)下吸附除Cr(Ⅵ)的效果.结果表明:随着pH值的升高,吸附去除率降低;相同实验条件下,10CCAC的吸附效果明显优于颗粒活性炭(GAC);SO12-对吸附具有抑制作用.吸附动力学实验数据符合准二级反应动力学模型,温度升高,反应速度常数以及吸附容量也随之增加.     

有机酸改性对活性炭及其甲醇吸附与再生的影响

以颗粒活性炭为原料,采用3种有机酸(草酸、酒石酸和柠檬酸)为改性剂制得改性活性炭。采用比表面积及孔径分析仪、扫描电子显微镜及傅里叶转换红外光谱仪考察改性对活性炭物化性质的影响。从平衡吸附量、吸附动力学以及吸附能角度,探讨改性对活性炭在不同温度、不同进气质量浓度下对甲醇吸附行为的影响。对吸附饱和的活性炭进行再生实验,考察再生过程中脱附速率的变化,并对再生活性炭进行同等条件下的吸附实验。研究结果表明:改性后,活性炭BET比表面积及总孔容减小,表面有不均匀的粗糙的刻蚀痕迹,同时伴随有白色晶体颗粒生成,表面生成更多的O—H,C=O和C—O等含氧官能团。平衡吸附量由大到小顺序为:AC-OA,AC-TA,AC-0,AC-CA;Bangham动力学模型最适合描述活性炭对甲醇的吸附动力学过程,其拟合的相关系数R2均高于0.998;改性后,活性炭对甲醇的吸附能均增大。与新鲜活性炭相比,再生活性炭吸附性能变化不大,再生方法基本可行。     

改性活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

利用Al_2(SO_4)_3对活性炭进行表面改性处理,对比研究未改性活性炭和铝盐改性的活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性。实验结果表明,铝盐改性的活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附效果好;其吸附等温线更加符合Langmuir等温吸附方程,且吸附属于自发的吸热反应,吸附方式以化学吸附为主;其吸附动力学更符合准二级动力学方程,吸附速率受颗粒内扩散和液膜扩散共同限制。     

疏水型SiO2气凝胶的常压制备及吸附性能研究

以多聚硅E-40为硅源,采用溶胶-凝胶法,通过表面修饰等工艺,在常压条件下制备了高气孔率的疏水性SiO2气凝胶.用扫描电镜、红外光谱1、3C,29Si核磁共振谱以及孔径分布仪,表征测试其结构和吸附特性.研究结果显示,SiO2气凝胶具有纳米多孔结构,且有较好的疏水特性,吸附性能较活性炭纤维和活性炭颗粒更为优越,再吸附容量基本不变,是一种极好的高吸附材料,具有广阔的应用前景.     

固定床活性炭脱硫动态传质过程分析

对活性炭法烟气脱硫技术中SO2在活性炭催化剂中的传质过程进行分析,提出固定床SO2有效传质速率的概念,并建立相应的数学模型.以微孔扩散动力学方程为依据,对不同类型活性炭的SO2粒内扩散系数和内表面利用率进行了测定.结果表明,微孔型活性炭的SO2粒内扩散系数小于中孔型活性炭;活性炭的SO2粒内扩散系数在水洗脱附条件下降至无水情况时的34%~47%;粒内扩散阻力是活性炭的活性位大量失效的原因;小颗粒活性炭的内表面利用率高于大颗粒活性炭.     

饮用水处理中活性炭吸附对BrO_3~-的去除研究

用HNO3,HCl,NaOH及NH3分别对颗粒活性炭进行表面改性,通过静态吸附试验研究水中BrO-3在颗粒活性炭上的吸附特性,考察了活性炭孔径分布及官能团变化对BrO-3吸附的影响,测定了活性炭的吸附动力学曲线和吸附等温线.结果表明:BrO-3在活性炭上的吸附符合伪二级速率方程及内颗粒扩散模型,吸附中存在孔扩散过程,且孔扩散为活性炭吸附的主要速率控制步骤.活性炭的中孔体积是其吸附能力的主要控制因素,同时活性炭表面较高的碱性官能团和零电荷点法(pHpzc)有利于BrO-3的去除.     

微纤包覆活性炭复合材料的制备与结构特性

采用湿法造纸工艺和烧结工艺,以竹纤维、陶瓷纤维和微米尺度活性炭颗粒为原材料制备了一种新型的微纤包覆活性炭复合材料.通过SEM分析复合材料的表观结构,结果表明陶瓷纤维之间的结合处被很好地烧结在一起,形成一个三维网状结构,活性炭颗粒被微纤网状结构很好地包覆起来.通过美国ASAP-2020吸附仪,测定了所用活性炭及所制备复合材料的氮气吸附等温线和孔径分布,结果表明所用活性炭材料的BET比表面积为690 m2/g,所制备微纤复合材料的BET比表面积为428 m2/g,所包覆活性炭的BET比表面积为638 m2/g,可以恢复到原活性炭颗粒的92 5%.     

偕胺肟基纤维对Ni2+的吸附动力学

以偕胺肟基纤维(AOCF)为吸附材料,对不同初始浓度的Ni2+溶液进行吸附规律研究.结果显示,室温下AOCF对Ni2+的吸附符合Freundlich等温吸附经验式.由不同初始浓度下吸附时间与溶液浓度的关系,用微分法确定反应的级数;在不同温度下对初始浓度为0.033 mol@L-1的Ni2+溶液进行吸附,确定各温度下的反应速率常数,由速率常数与温度的关系,结合Arrhenius方程可得出反应的活化能.研究结果表明,偕胺肟基纤维对水溶液中的Ni2+吸附反应符合一级反应动力学特征;其速率方程c=c0e-kt,速率常数k=0.1716×e-Fa/RT,活化能Ea=13.52 kJ/mol.     

活性炭纤维在硝基苯水溶液中的吸附和再生

采用活性炭纤维处理硝基苯废水,通过静态与动态吸附实验,测定了表观平衡吸附量、动态穿透曲线.研究表明该材料处理硝基苯废水吸附容量大,吸附速度快.研究了高温再生后活性炭纤维的表面纤维结构、比表面积和孔径分布的变化,发现活性炭纤维在高温条件下炭微晶结构的重新蚀刻可能使比表面积有一定程度的增大.