稻壳基活性炭的制备、改性以及对苯酚的吸附机理研究

发布时间：2025-06-19 04:32

　　苯酚是一种有毒物质,不经处理会污染水环境,危害人类身体健康,水中苯酚的有效去除已成为能源利用和环境保护的重要课题。活性炭具有表面积大、微孔性好、吸附容量大、纯度高、易获得等优点,被认为是去除废液中苯酚的一种有效方法。稻壳作为一种产量巨大且廉价的生物质,直接废弃或者燃烧会浪费资源并污染环境。稻壳富含木质素且碳化后存在着较高含量的固定碳,具有成为结构丰富的活性炭的潜力。本研究以稻壳为原料,通过两步法并采用KOH活化和EDTA-4Na原位改性法制备高吸附性能的稻壳基活性炭并应用于苯酚废水的处理,实现稻壳的资源化利用。主要研究内容如下:(1)以稻壳为原料,优化KOH活化法工艺参数制备具有孔隙发达和高收率的稻壳基活性炭。探讨了碳化温度、活化温度和炭碱比对活性炭孔隙结构的影响,得到碳化温度为500℃,活化温度750℃,稻壳碳:KOH=1:3的制备条件下得到的活性炭的孔结构最丰富,比表面积为2087 m2/g。该吸附材料中的微孔占比率很高,能促进对苯酚的吸附,吸附量最大达194.24 mg/g。对活性炭吸附苯酚的机理进行研究,整个吸附过程在12 min时达到平衡,吸附动力学符合伪二级动力学模型,说明化...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 活性炭的研究进展
        1.2.1 活性炭的原料
        1.2.2 活性炭的制备方法
        1.2.3 活性炭的结构
    1.3 活性炭的改性
    1.4 苯酚的理化特性以及其危害
        1.4.1 理化性质
        1.4.2 苯酚的危害
    1.5 活性炭脱除苯酚的研究
    1.6 研究意义、目的及研究内容
        1.6.1 目的与意义
        1.6.2 研究内容
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 仪器与设备
    2.2 原料预处理及原料分析
    2.3 稻壳基活性炭的制备及改性
        2.3.1 稻壳基活性炭的制备
        2.3.2 稻壳基活性炭的改性
    2.4 活性炭的表征
        2.4.1 收率
        2.4.2 比表面积以及孔结构
        2.4.3 形貌观察
        2.4.4 热重分析
        2.4.5 红外光谱分析
        2.4.6 X射线衍射分析
        2.4.7 Zeta电位的测定
        2.4.8 X射线光电子能谱分析
    2.5 吸附实验方法
        2.5.1 标准曲线的绘制
        2.5.2 吸附测试
    2.6 稻壳基活性炭对溶液中苯酚的吸附研究
        2.6.1 吸附动力学研究
        2.6.2 吸附热力学研究
第三章 稻壳基活性炭的制备及表征
    3.1 稻壳的性质
        3.1.1 工业分析和元素分析
        3.1.2 热重分析
    3.2 稻壳基活性炭不同制备条件对比表面积和孔容的影响
        3.2.1 碳化温度对比表面积和孔容的影响
        3.2.2 不同活化温度对比表面积和孔容的影响
        3.2.3 不同炭碱比例对比表面积和孔容的影响
    3.3 AC的理化性质分析
        3.3.1 AC的表面形貌观察
        3.3.2 AC的孔径分布
        3.3.3 AC的热重分析
        3.3.4 AC的XPS分析
        3.3.5 AC的Zeta电位分析
    3.4 AC对苯酚吸附性能的分析
        3.4.1 pH对AC吸附性能的影响
        3.4.2 吸附时间对吸附效果的影响
        3.4.3 AC的动力学研究
        3.4.4 AC的热力学研究
    3.5 小结
第四章 改性稻壳基活性炭的制备工艺优化及表征
    4.1 改性稻壳基活性炭不同制备条件对比表面积和孔容的影响
    4.2 EDTA-4Na添加量的优化
    4.3 M-AC的理化性质分析
        4.3.1 活性炭的表面形貌观察
        4.3.2 活性炭的孔径分布
        4.3.3 活性炭的热重分析
        4.3.4 活性炭的XRD分析
        4.3.5 活性炭的傅里叶红外光谱分析
        4.3.6 活性炭的Zeta电位分析
        4.3.7 活性炭的XPS分析
    4.4 活性炭对苯酚吸附性能的分析
        4.4.1 pH对M-AC吸附性能的影响
        4.4.2 M-AC的吸附效果随时间的变化
        4.4.3 M-AC的动力学研究
        4.4.4 M-AC的热力学研究
    4.5 不同吸附剂对苯酚的吸附性能比较
    4.6 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表论文情况
导师及作者简介
附件



本文编号：4050860