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《炭基材料的制備及其吸附性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、研究性實(shí)驗(yàn)課程論文題目：炭基材料的制備及其吸附性能研究姓名：學(xué)院：專業(yè)：學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：職稱：教授中國(guó)·二○一二年十月10目錄摘要2關(guān)鍵詞21引言21.1簡(jiǎn)介21.2碳基材料的制備方法21.3苯酚吸附過(guò)程31.4本論文研究?jī)?nèi)容32實(shí)驗(yàn)過(guò)程42.1儀器42.2試劑42.3操作步驟43實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析53.1標(biāo)準(zhǔn)曲線53.2選擇適當(dāng)?shù)奶炕瘲l件63.3不同吸附條件對(duì)碳基材料吸附過(guò)程的影響73.4繪制吸附曲線84結(jié)果與討論9參考文獻(xiàn)9致謝1010摘要：以苯酚為代表的酚類物質(zhì)是水體中的重要污染物，吸附是一種經(jīng)濟(jì)高效的去除水中苯酚的重要手段。故而研究各種原料制成相應(yīng)的碳基材
2、料并探究其對(duì)苯酚的吸附作用是一個(gè)很有前景的研究課題。在本實(shí)驗(yàn)中，創(chuàng)造性的采用了中筋面粉為原材料，先探究最佳的炭化條件，再選擇相對(duì)較優(yōu)的炭化材料探究該碳基材料對(duì)苯酚的吸附過(guò)程。探究過(guò)程通過(guò)紫外表征吸附過(guò)程殘留苯酚濃度，進(jìn)而表征面粉炭化后所制碳基材料的吸附苯酚的性能。關(guān)鍵詞：碳基材料面粉優(yōu)化條件苯酚吸附紫外表征1引言1.1簡(jiǎn)介：隨著鋼鐵、煉油、石化、塑料、合成纖維等工業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)有機(jī)廢水的種類與數(shù)量日益增加。苯酚是一種常見(jiàn)工業(yè)污染物,具有極強(qiáng)的生物毒性。同時(shí)含酚廢水是中最普遍最有代表性的一類工業(yè)有機(jī)廢水,即使在低濃度下含酚廢水也會(huì)對(duì)人體和微生物產(chǎn)生毒害作用。
3、因此如何更加有效治理含酚廢水,減少環(huán)境污染,保護(hù)人類生存環(huán)境是一項(xiàng)長(zhǎng)期有待解決的工程實(shí)際問(wèn)題。所以研究如何去除水溶液中的苯酚這一酚類代表物質(zhì)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域有著十分重要的意義。在環(huán)境治理方面長(zhǎng)期以來(lái)存在著治理費(fèi)用較高、治理手段較復(fù)雜、治理技術(shù)含量高等特點(diǎn)，這些特點(diǎn)造成了環(huán)境治理的高成本，降低了企業(yè)對(duì)環(huán)境治理的積極性，導(dǎo)致了環(huán)境治理成效較差的現(xiàn)實(shí)。所以面對(duì)大規(guī)模的含酚廢水尋找一種簡(jiǎn)單有效低成本的治理方法刻不容緩。在這樣的需求下，碳基材料由于具有內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強(qiáng)同時(shí)脫附再生簡(jiǎn)便、生產(chǎn)使用成本低等特點(diǎn)，進(jìn)入人們的研究視線。目前常見(jiàn)的碳基材料主要
4、指活性炭，活性炭是以木材、果殼、煤等含碳材料為原料制備的一類具有發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)、大比表面積、強(qiáng)吸附能力的材料。針對(duì)傳統(tǒng)活性炭制備原料木材資源短缺的問(wèn)題，近幾年又開(kāi)發(fā)了花生殼、果殼、蔗渣、稻草秸稈等為原料制備活性炭，并取得了較好的成果。新原料的使用不僅減少了對(duì)木材資源的消耗，還進(jìn)一步降低了成本且擴(kuò)展了活性炭的性能。正是因?yàn)樘蓟牧嫌兄@些無(wú)與倫比的優(yōu)點(diǎn)，所以碳基材料在廢水處理上有著長(zhǎng)足的應(yīng)用，因此我們需要研究碳基材料對(duì)苯酚這一代表性污染物的吸附作用，以改良碳基材料使之更好的為我們服務(wù)。1.2碳基材料的制備方法：1.2.1炭化過(guò)程炭化過(guò)程首先是對(duì)原材料的預(yù)處理，主要
5、包括對(duì)原材料的破碎、粉碎和干燥過(guò)程。炭化過(guò)程常用的炭化方法主要有一步法和二步法。一步法是指一步達(dá)到炭化最終溫度分的方法；二步法是將一步法中500℃下炭化所得產(chǎn)物再進(jìn)行第二次炭化，這主要是考慮到農(nóng)村燒制出售木炭時(shí)炭化溫度一般在500℃左右，研究二步法炭化過(guò)程可以使這些資源得以充分利用。10在實(shí)際的研究過(guò)程更多的采用的是二步法炭化材料，第一步炭化第二步升溫至活化溫度進(jìn)行活化。炭化時(shí)間則各有不同，而且差異較大不具備統(tǒng)一性。例如在林冠烽、程捷等人對(duì)杉木屑制備高活性木炭的研究中采用選用二步炭化的方法，用程序升溫爐進(jìn)行二步炭化實(shí)驗(yàn)。首先在500℃下制備炭化料，再將此炭化料
6、作為第二步炭化的原料。第二步炭化以5℃/min的升溫速度到4個(gè)不同的溫度（850℃，900℃，950℃，1000℃）并保溫2～10h。而在張會(huì)平、葉李藝的研究中則采用先在120℃溫度下加熱炭化12h。后在特制實(shí)驗(yàn)爐中在300～700℃條件下活化30-300min。1.2.2修飾優(yōu)化過(guò)程對(duì)碳基材料的修飾優(yōu)化過(guò)程往往根據(jù)該碳基材料的目的用途不同而不同。在以吸附苯酚為目的的碳基材料制備過(guò)程常見(jiàn)的修飾方法有磷酸活化和磺化活化兩種。一般磷酸活化常常在一步炭化之前對(duì)已粉碎干燥的原材料進(jìn)行浸潤(rùn)，此浸潤(rùn)過(guò)程一般耗時(shí)較長(zhǎng)多在12h以上，24h也較為常見(jiàn)。而磺化過(guò)程則多發(fā)生在炭化
7、完成之后，相對(duì)于磷酸活化磺化過(guò)程用時(shí)較短但需要加熱到一定的磺化溫度。1.3苯酚吸附過(guò)程：對(duì)苯酚吸附過(guò)程的探究主要分為兩個(gè)方面：一類是探究制成的碳基材料對(duì)苯酚的最終吸附量以篩選出最佳的碳基材料制備條件；另一類是對(duì)特定碳基材料對(duì)苯酚的吸附過(guò)程進(jìn)行探究，研究其吸附規(guī)律尋找該碳基材料的實(shí)際應(yīng)用參數(shù)或?qū)ζ湮綑C(jī)理進(jìn)行探究。一般情況下篩選碳基材料的最佳制備條件的過(guò)程相對(duì)較為單一，一般僅測(cè)定該碳基材料對(duì)苯酚的最終吸附量，以此為依據(jù)結(jié)合紅外光譜、拉曼光譜、BET等表征手段綜合考慮。對(duì)吸附過(guò)程及機(jī)理的探究則一般較為復(fù)雜，這一過(guò)程不僅要考慮吸附時(shí)間、吸附溫度、初始吸附濃度對(duì)最終吸
8、附量的影響，還需要注意考察整個(gè)吸附過(guò)程
