脫硅稻殼基活性炭的制備及應(yīng)用.pdf

1、活性炭具有較大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、醫(yī)藥、國防和食品等各個領(lǐng)域。目前活性炭的生產(chǎn)主要以煤質(zhì)活性炭為主。由于煤炭價格的日益攀升和煤炭的不可再生性，尋找一種價格低廉、可再生的新材料替代煤炭生產(chǎn)活性炭已成為該領(lǐng)域的研究熱點之一。
　　稻殼富含硅元素，可用于生產(chǎn)白炭黑。提取白炭黑后的稻殼殘渣一般作為廢料進(jìn)行處理，不僅浪費了資源而且污染了環(huán)境。本文利用生產(chǎn)白炭黑的稻殼殘渣為原料，水蒸氣活化法制備活性炭，不僅可以

2、解決廢料堆積帶來的污染，而且拓寬了制備活性炭的原料來源，實現(xiàn)了資源的多級利用。
　　首先，本文以脫硅稻殼殘渣（簡稱DRH）為原料，采用水蒸氣活化法制備稻殼基活性炭，考察了活化溫度、活化時間和水蒸氣用量對碘吸附值的影響。利用響應(yīng)面實驗設(shè)計(簡稱RSM)優(yōu)化出制備活性炭的最佳工藝條件，并對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了驗證。根據(jù)對模型方差和相關(guān)系數(shù)的分析，說明RSM建立的理論模型是可靠的。利用RSM方案優(yōu)化出的制備條件為:活化溫度為946℃，活化時間

3、為31.2min，水蒸氣量∶DRH=3∶1(g/g)。所得活性炭的碘吸附值為970.06mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值為325.38mg/g，產(chǎn)率為31.36％。
　　其次就稻殼基活性炭對廢水中靛藍(lán)和苯胺的吸附性能進(jìn)行了研究，主要考察了吸附時間、溶液pH值、吸附劑用量、初始濃度和溫度等對吸附的影響。結(jié)果表明:活性炭對靛藍(lán)和苯胺的吸附平衡時間分別為300min和100min。在298K時，活性炭對靛藍(lán)和苯胺的飽和吸附量分別為1.05mmo

4、l/g和1.14mmol/g。升高溫度有利于活性炭對靛藍(lán)的吸附，不利于對苯胺的吸附。
　　用Langmuir、Freundlich、Koble-Corrigan、Temkin、Redlich-Peterson等溫線模型對活性炭吸附靛藍(lán)和苯胺的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合分析，結(jié)果表明:Koble-Corrigan和Temkin等溫模型能夠很好的描述活性炭對靛藍(lán)的吸附行為，Langmuir和Temkin模型能夠較好的描述活性炭對苯胺的吸附

5、行為。動力學(xué)研究結(jié)果表明準(zhǔn)二級動力學(xué)模型能夠很好的描述活性炭對靛藍(lán)和苯胺的吸附過程，顆粒內(nèi)擴(kuò)散過程不是唯一的控制步驟，吸附過程由膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散聯(lián)合控制。
　　稻殼基活性炭對靛藍(lán)和苯胺的雙組分競爭體系表明，靛藍(lán)和苯胺組成的混合體系具有一定的競爭作用。雙組分吸附等溫線表明，F(xiàn)reundlich吸附模型能夠很好的描述雙組分吸附競爭行為。
　　采用比表面積分析儀、紅外光譜儀和掃描電鏡等現(xiàn)代分析手段對稻殼基活性炭進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。稻