苯酚在活性炭上的吸附平衡和吸附动力学

分别采用Freundlich模型和Langmuir模型对苯酚在活性炭上的吸附等温数据进行了拟合分析,并通过改变活性炭添加量和苯酚初始质量浓度研究苯酚在活性炭上的间歇搅拌槽吸附动力学;同时,在非线性吸附等温条件下,采用有限元法求解了包含液膜传质阻力和表面扩散阻力的均相扩散模型(HSDM),结合最小二乘法(单纯形法和麦夸尔特法交替计算)来获得液膜传质系数kf和表面扩散系数Ds,在采用麦夸尔特法估算参数的同时,对参数进行了给定区间的置信区间分析.结果表明:Langmuir模型能较好地描述苯酚在活性炭上的吸附等温曲线;HSDM可以有效预测苯酚在活性炭上的动态吸附行为;在一定搅拌速度下,活性炭添加量和苯酚初始质量浓度对液膜传质系数和表面扩散系数基本无影响;液膜传质系数远大于表面扩散系数,表明苯酚在活性炭上的动态吸附过程是由表面扩散控制的;所估算的kf值相对Ds值更为准确.     

甲烷在石墨烯与活性炭上的吸附平衡

］为研制ANG新型碳基吸附剂,分别选用比表面积为2074 m2·g-1的椰壳活性炭SAC-02和345 m2·g-1的石墨烯,在温度区间263~313 K、压力范围0~6 MPa,依据容积法的原理测试了甲烷在其上的吸附平衡数据,并由吸附等温线和等量吸附热的比较,分析了甲烷在两吸附剂上吸附平衡.结果表明:甲烷在活性炭上的过剩吸附等温线为典型的Ⅰ型,而石墨烯上在压力2 MPa以下为Ⅰ型,2~6 MPa之间吸附量与压力接近线性关系.在273 K和6 MPa时,甲烷在石墨烯上吸附量为4.6 mmol·g-1,活性炭的吸附量为11.2 mmol·g-1;甲烷在石墨烯和活性炭上的等量吸附热分别为14.32 kJ·mol-1~2.66 kJ·mol-1和13.99 kJ·mol-1~17.57 kJ·mol-1,石墨烯表面对甲烷分子作用能强     

孔雀石绿在煤质活性炭和桃核活性炭上吸附行为的理论分析

选取由无烟煤和桃核制备的商用活性炭,考察了25～45℃,初始浓度60～200 mg/L下,它们对水溶液中孔雀石绿的吸附时间和平衡吸附量.通过准一级动力学模型、准二级动力学模型和粒子内扩散动力学模型,分析了吸附动力学;通过Langmuir模型和Freundlich模型对吸附平衡进行了研究.结果表明,虽然煤质炭和桃核炭对孔雀石绿的吸附行为不同,但是准二级动力学模型和Langmuir模型均可以拟合实验数据,这说明它们对孔雀石绿的吸附机理是相同的.通过关联孔结构参数,发现活性炭的比表面积是影响吸附性能的关键因素.     

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。     

氧化铝上吸附平衡与动力学的分形特性

在实验测定氧化铝吸附氮气的平衡和动力学过程的基础上,由平衡数据得到分形维数,对动力学结果分别用欧氏几何和分形几何的动力学模型进行处理,比较两种方法得到的扩散系数之间的判别。结果表明：粉状氧化铝的分形维数为2．12;采用分形动力学模型得到的扩散系数同欧氏几何扩散模型的结果不同一样,扩散系数不随浓度的变化而改变;而欧氏几何扩散模型中的扩散系数随浓度变化发生改变,且变化符合Darken关系。     

氨在活性炭-膨胀石墨混合吸附剂上的吸附平衡分析

为研制氨吸附制冷用活性炭-膨胀石墨的混合吸附剂,选用椰壳活性炭和可膨胀石墨,初步分析了氨在膨胀石墨添加比率为50%的混合吸附剂上的吸附平衡．吸附剂试样首先经由77 K液氮在其上吸附数据的结构表征,然后应用根据容积法原理建立的吸附平衡测试装置,在温度293.15~303.15 K、压力0~1 MPa,测试了氨在试样上的吸附平衡数据,并通过等量吸附线标绘和Dubinin-Astakhov方程的模型分析,研究了氨在混合吸附剂上的吸附平衡．结果表明,添加膨胀石墨减小了混合吸附剂的比表面积和微孔容积,Dubinin-Astakhov方程在平衡压力较高区域的预测精度可达到4%,氨在混合吸附剂上的等量吸附热为16.94～27.78 kJ/mol．添加膨胀石墨必须兼顾混合吸附剂的吸附容量和传热传质性能．     

丙酮在活性炭固定床上的吸附穿透曲线数学模拟

实验测试在15℃下,丙酮以不同进样浓度通过活性炭(CAO／4)固定床的透出浓度(c)和时间(t)的关系．根据测试的实验数据绘制c—t穿透曲线图,通过分析曲线的变化规律,预测穿透曲线关于曲线上“半浓度”点对称,建立数学模型,对模型中的参数进行估计,并用化学工程软件编写模型程序,模拟穿透曲线．本研究中采用相关性法和相对误差分析法分析模拟结果,模拟数据与实验数据的相对误差绝对值小于10％,相关系数值远大于0．95,说明所建立的数学模型适用于描述固定床活性炭吸附挥发性有机物丙酮的穿透曲线．本研究为有机蒸气吸附过程的设计提供了参考．     

L-组氨酸在活性炭上的吸附等温线

考察在不同温度、pH值下,L-组氨酸在活性炭上的吸附平衡.结果表明,在L-组氨酸和活性炭等电点附近时,L-组氨酸的吸附量比偏离等电点时的大;25℃时的吸附量比80℃时大;在80℃和pH=1.0时,L-组氨酸在活性炭上的吸附等温线可用Freundlich模型进行似合,拟合结果为q=2.591 4c0.809 7.     

竹炭对亚甲基蓝的吸附平衡和动力学研究

研究了室温下竹炭对亚甲基蓝的吸附平衡和动力学,考察了亚甲基蓝初始浓度和吸附剂用量的影响。由Langmuir吸附等温模型、Freundlich吸附等温模型对吸附平衡数据进行拟合;动力学由准一级反应方程和准二级反应方程进行拟合。研究结果表明:Freundlich吸附等温线模型(R2=0.99)更为精确地描述了亚甲基蓝在竹炭上的吸附;吸附动力学由二级动力学模型拟合更为准确。对动力学数据进行了计算和讨论。     

N-溴代琥珀酰亚胺与水、乙醇、丙酮的固液相平衡研究

采用激光监测动态法精确测定了N-溴代琥珀酰亚胺在水、乙醇、丙酮中的溶解度,绘出溶解度曲线,并使用λh方程对实验数据成功地进行了关联。三个体系共41个数据点,实验值与计算值总的平均相对误差为0.90%,体现了λh方程的普遍适用性。实验结果不仅完善了热力学数据,而且有利于N-溴代琥珀酰亚胺的生产和应用。     

活性炭纤维电吸附去除Cr(Ⅵ)的研究

研究了活性炭纤维(ACF)吸附含铬模拟废水.实验结果表明,吸附平衡时间为60 min,最佳pH为2～4,最佳Cr(Ⅵ)初始浓度为25 mg/L,Cr(Ⅵ)含量与ACF的最佳比值为12.4 mgCr(Ⅵ)/g ACF.ACF对Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich等温式.在最佳操作条件下,Cr(Ⅵ)的去除率可达98.72%.电吸附能够提高ACF对总铬的吸附率.循环电吸附/电脱附实验表明,电脱附能够明显提高总铬的脱附率,并且随着再生次数的增加,吸附率和脱附率降低的并不明显,所以在酸性条件下对ACF进行电脱附再生具有可行性.     

粉末状活性炭对腐殖酸的吸附研究

通过配制原始炭质量浓度在2.2～2.5 mg/L的Aldrich腐殖酸(AHA)溶液,采用活性炭用量阶(1～400 mg/L)进行了吸附试验,实验结果表明,从等温吸附线的拟合结果来看,可以发现两个具有不同斜率的直线区域.这两条线可能代表着以下两类物质,即具有最高亲和力的腐殖酸与具有亲和力较弱的腐殖酸或吸附能力更弱的黄腐酸.前者代表的有机物就是在对微污染物进行吸附处理过程中实际与其产生竞争作用的部分,在采用吸附法处理农药残留物时应给予高度关注.     

粉末活性炭吸附水中ClO2-的热力学及动力学研究

为探讨水中粉末活性炭(PAC)吸附亚氯酸盐(ClO2-)的速率控制机制,在常规水处理的pH及温度下,通过烧杯搅拌实验对ClO2-在PAC上的等温吸附特性及吸附机理进行研究。用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合,考察PAC对ClO2-吸附的性质及热力学行为;用伪一级、伪二级动力学模型以及颗粒内扩散、液膜扩散模型对吸附动力学数据进行分析,探讨该吸附过程的机理及速率控制机制。结果表明:在常规水处理条件下PAC对ClO2-的吸附是自发、吸热的化学吸附过程,适宜吸附的pH为6,吸附的表观活化能约为53 kJ/mol;平衡吸附量随温度和ClO2-初始质量浓度升高而增加,与Langmuir等温吸附模型和伪一级动力学模型相比,吸附等温线更符合Freundlich等温吸附规律,吸附动力学更符合伪二级动力学规律。研究结果表明了化学吸附反应是PAC吸附ClO2-速率的主要控制机制。     

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。     

颗粒活性炭对味精溶液里色素和铁的吸附特性

研究了颗粒活性炭吸附味精中和液里色素和铁的吸附平衡特性，测定了在１５℃，３０℃和５０℃等温度下色素和铁的吸附平衡等温线，分别用Ｈｅｎｒｙ方程、Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程对色素和铁的吸附平衡等温线进行拟合，用最优化方法得到３种方程在各温度下的拟合参数，并对生产中最佳温度的选取进行了讨论．     

活性炭吸附二氧化碳性能的研究

采用常压流动吸附法研究了活性炭吸附剂在二氧化碳/氮气体系中对二氧化碳的动态吸附性能,比较了其吸附量、吸附穿透曲线和吸附性能的差异,研究了活性炭的比表面积、孔径分布及表面官能团对其二氧化碳吸附性能的影响。结果表明,原料煤的性质影响活性炭对二氧化碳的吸附性能;二氧化碳的吸附量与吸附剂的比表面积、孔径分布有关,但孔径分布是主要的因素。吸附剂的孔径分布在0.5～1.7nm范围内时,有利于对二氧化碳的吸附;经多次循环吸脱附后,吸附剂对二氧化碳的吸附量略有减小并达到恒定值,孔容小和孔径分布窄的吸附剂的吸附量衰减较快。     

粉末活性炭除微污染试验研究

研究了粉末活性炭对微污染水源中的CODMn、浊度和色度的去除效能。结果表明，投加粉末活性炭能有效去除水中的有机物和色度，是解决水厂短期及突发性水质污染的有效措施之一。