文档介绍：中南林学院硕士学位论文
摘要
活性炭作为一种优质吸附剂,其应用越来越广泛,目前己广泛应用于环境保护、
化学工业、食品加工、药物精制、军事化学防护等各个领域。稻壳是稻谷加工的副产
品,我国稻壳资源相当丰富,但利用程度较低,大部分作为废物丢弃或作低级燃料用。
因此对于稻壳资源的开发和利用一直是人们感兴趣的课题。大量存在的农副产品废弃
物一稻壳中含有丰富的固定碳,开发利用稻壳有着重要的意义。活性炭的表面官能团
的种类与数量决定了活性炭的表面化学性质,而化学性质决定了活性炭的化学吸附特
性。通过表面改性,可以大大改善活性炭对特定吸附物质的吸附能力。
本研究以稻壳为原料,分别采用碱金属氢氧化物活化法、磷酸活化法制备活性炭,
考察了活化剂的种类,原材料与活化剂的配比,活化温度和活化时间等因素对活性炭
的吸附性能的影响,确立了调控活性炭性能的工艺方法和工艺条件。利用扫描电镜观
察了活性炭的形貌特征,利用射线衍射分析了稻壳活性炭中微晶的晶体结构,并
且将所制的稻壳活性炭应用于对水中的吸附,研究了活性炭去除的吸附等温
线和适宜的吸附条件。本文还研究了硝酸、硫酸和氨水对活性炭的表面改性,探讨了
表面改性对活性炭表面化学性质的影响及其表面化学性质与吸附性能之间的关系。
研究结果表明
①以稻壳为原料, 为活化剂在实验室的马弗炉中制备活性炭的适宜工艺条
件为活化剂炭为,活化温度为,活化时间为。所制得的活性炭的碘吸
附值为,亚甲基蓝吸附值为
②以碱金属氢氧化物作活化剂时,的催化活化性能明显高于的催化活
化性能。
③以稻壳为原料,磷酸为活化剂在实验室的马弗炉中制备活性炭的适宜工艺条件
为活化剂炭为,活化温度为,活化时间为所制得的活性炭的碘吸附值
为·,亚甲基蓝吸附值为·
④稻壳为原料制备的活性炭对具有良好的吸附性能,其中磷酸法稻壳活性炭
对的吸附量为·岁法稻壳活性炭对的吸附量为·
法稻壳活性炭对的吸附量为·
⑤活性炭经过表面改性后,其表面总酸度、总碱度有较大变化,因而对特定目标
物质的吸附性能有较大影响。
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⑥用硝酸、硫酸改性活性炭时,活性炭表面酸性基团大大增加。用浓氨水处理活
性炭时,活性炭表面的酸性基团明显减少。
⑦活性炭对苯酚的吸附能力和活性炭表面上的装基和酚羚基数量密切相关,活性
炭的竣基和酚经基数量减少,对苯酚的吸附量增加活性炭的梭基和酚轻基数量增加,
对苯酚的吸附量减少。
关键词活性炭稻壳表面改性官能团吸附
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⑦
稻壳基活性炭制备及活性炭表面改性研究
绪论
引言
活性炭是一种多孔炭材料,具有高度发达的孔隙结构和巨大的比表面积,吸附能
力强、化学稳定性好、机械强度高、使用失效后易再生等特点。活性炭作为一种优
良的吸附剂及催化剂载体,早己广泛应用于化学工业、食品加工、交通能源、医疗卫
生、农业、国防等领域,以及环境保护和人类生活等各个方面,如美国环保署
饮用水标准的项有机污染物指标中,有项将活性炭列为最有效技术
随着科学技术的进步和国民经济的发展,特别是近年来各国政府都加强了对环境的保
护和治理力度,进一步推动了活性炭的研究与开发,出现了许多具有特殊功能的新型
活性炭材料,应用领域也不断扩大,活性炭这一古老而新颖的材料己显示出良好的发
展前景。传统的活性炭制备多以木材、木炭等为原料,随着社会环保意识的增强,尤
其是年发生在长江、松花江、嫩江流域的特大洪水,使人们已切身体会到生态
环境恶化对民族生存和可持续发展的巨大负面影响,国家迅速对自然林实行禁伐,致
使木材、木炭的来源萎缩,使制备活性炭的原料受到很大限制,价格也呈上涨趋势。
而在我国,稻谷总产量约亿,占全世界总产量的,居世界首位,但是大量的
稻壳资源并没有得到很好的利用。在很多的地区,稻壳被烧毁,既污染环境,又浪费
了稻壳资源,在此形势下,利用切实可行的新工艺,以农林废弃物原料代替木材原料
制备活性炭具有很好的前景和重大的意义。另外,随着科学技术的迅猛发展,对活性
炭的性能要求也越来越高,普通活性炭存在比表面积小,孔径分布较宽,尤其是吸附
选择性能差等方面的不足,已远远不能满足国内外市场的要求。对活性炭进行表面改
性,使之功能化己成为活性炭发展的必然趋势。因此本研究以稻壳为原料,选用适