由水稻秸稈制備炭基材料及其吸附性能地地的研究

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1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案由水稻秸稈制備炭基材料及其吸附性能的研究張到強(qiáng)（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)學(xué)院，應(yīng)化1202班，430070）摘要：本文探討和研究了活性碳吸附水中苯酚的試驗(yàn)方法以及活性碳對(duì)水中苯酚的吸附效率。主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究：炭材料同一時(shí)間不同溫度下的吸附，炭材料同一溫度不同時(shí)間下的吸附，炭材料是否活化對(duì)吸附性能的影響，在比較了不同條件下活性炭對(duì)苯酚的吸附效果的情況下,確定了處理水中苯酚的活性炭用量、水的pH值、溫度、粒徑大小對(duì)吸附結(jié)果的影響。最后得出下列一些結(jié)論：在其他條件不變的情況下，升高炭化溫度有利于炭材料對(duì)苯酚的吸收，在本實(shí)驗(yàn)的幾個(gè)溫度中，300℃的炭化溫度吸附效果最好。在其他條件

2、不變的情況下，延長(zhǎng)吸附時(shí)間，可以增加炭材料對(duì)苯酚的吸附，但存在一個(gè)平衡吸附量。在其他條件不變的情況下，用硫酸鈉活化炭材料，可以顯著提高炭材料對(duì)苯酚的吸附能力。活性炭對(duì)中性或較酸性的苯酚更易吸附?；钚蕴繉?duì)苯酚的吸附屬于二級(jí)反應(yīng)。關(guān)鍵詞：活性炭的制備，炭的活化，活性炭對(duì)苯酚的吸附，動(dòng)力學(xué)研究。精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案目錄1前言11.1制備炭基材料的原料11.2炭化條件11.3吸附性能研究22實(shí)驗(yàn)部分32.1實(shí)驗(yàn)原料32.2水稻秸稈炭基材料的制備32.3苯酚水溶液的配制及其標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制32.4吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)42.5吸附熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)43實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理53.1動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)及處理53.2熱力學(xué)數(shù)據(jù)及處

3、理84結(jié)論95參考文獻(xiàn)106實(shí)驗(yàn)體會(huì)107致謝11精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案由水稻秸稈制備炭基材料及其吸附性能的研究張到強(qiáng)（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)學(xué)院，應(yīng)化1202班，430070）1前言水稻秸稈是一類(lèi)重要的可再生生物質(zhì)資源，卻長(zhǎng)期未得到重視和開(kāi)發(fā)利用，一般而言，水稻秸稈中的主要成分是纖維素、半纖維素和木質(zhì)素這三種成分，其中纖維素的含量最多，約可以達(dá)到60％。無(wú)定形碳又稱(chēng)為過(guò)渡態(tài)碳，是碳的同素異形體中的一大類(lèi)，在炭素材料學(xué)歷史上，曾與石墨、金剛石并立，被認(rèn)為是碳元素三種存在狀態(tài)之一。由于水稻中的纖維素含量很高，所以是制備炭基材料的理想材料，目前也被大量研究?；钚蕴坑址Q(chēng)活性炭黑，是黑色粉末狀或塊狀、顆

4、粒狀、蜂窩狀的無(wú)定形碳，也有排列規(guī)整的晶體碳?；钚蕴恐谐荚赝?，還包含兩類(lèi)摻和物：一類(lèi)是化學(xué)結(jié)合的元素，主要是氧和氫，這些元素是由于未完全炭化而殘留在炭中，或者在活化過(guò)程中，外來(lái)的非碳元素與活性炭表面化學(xué)結(jié)合，如用水蒸氣活化時(shí)，活性炭表面被氧化或水蒸氣氧化；另一類(lèi)摻和物是灰分，它是活性炭的無(wú)機(jī)部分；灰分在活性碳中易造成二次污染。1.1制備炭基材料的原料運(yùn)用自然界中普遍存在的水稻秸稈制備炭基材料，并且用炭基材料進(jìn)行吸附研究，為資源的合理運(yùn)用以及活性炭等的制備拓寬了研究方向和范圍。纖維素排列緊湊，因此具有良好的炭化效果。隨炭化溫度升高，炭化物聚合度升高，表面官能團(tuán)也發(fā)生了明顯變化且慢速升溫

5、有利于形成結(jié)構(gòu)更規(guī)整的平面碳網(wǎng)，炭化物的表面官能團(tuán)更少。水稻作為我國(guó)的主要糧食作物，廣泛分布于中國(guó)南方的大部分省份，但是目前我國(guó)對(duì)水稻秸稈的主要處理方式為焚燒，使之沒(méi)有得到合理的運(yùn)用，活性炭在污水處理中，醫(yī)藥方面都有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)沒(méi)所以如果利用我國(guó)廉價(jià)易得的水稻秸稈進(jìn)行炭基材料的制備以及吸附性能研究將會(huì)對(duì)資源的合理應(yīng)用做出巨大的貢獻(xiàn)。因此，此次實(shí)驗(yàn)采用水稻秸稈為原料探究其炭基材料吸附苯酚的性能。1.2炭化條件1.2.1炭化的機(jī)理纖維素經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚碇?，羥基的含量減少，微觀化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生一系列的變化，使炭化水稻秸稈的親水性降低，尺寸穩(wěn)定性提高，但由于纖維素聚合度的降低，氫鍵被破壞，使得炭化

6、水稻秸稈的力學(xué)強(qiáng)度有所損失。水稻秸稈在高溫?zé)崽幚磉^(guò)程中，半纖維素中的某些多糖容易裂解為糖醛和某些糖類(lèi)的裂解產(chǎn)物，在熱量的作用下，這些物質(zhì)又能發(fā)生聚合作用生成不溶于水的聚合物，因而可降低水稻秸稈的親水性，減少水稻秸稈的膨脹，提高了炭化木的尺寸穩(wěn)定性。1.2.2炭化的方法活性炭是以煤、木材和果殼等含碳材料為原料，經(jīng)過(guò)物理方法或化學(xué)方法，經(jīng)炭化、活化、洗滌等一系列工序制造而成的，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強(qiáng)的一類(lèi)微晶質(zhì)碳素材料。是一類(lèi)綠色環(huán)保，無(wú)毒無(wú)害的吸附劑。炭化的方法主要有一步炭化法與兩步炭化法。炭化過(guò)程實(shí)際上就是物料在低溫條件下的干餾過(guò)程。在該過(guò)程中，物料在一定的低溫范圍內(nèi)和

7、隔絕空氣的條件下逐步升溫加熱，物料中的低分子物質(zhì)首先揮發(fā)，然后煤及煤焦油瀝青分解和固化.整個(gè)炭化過(guò)程中物料會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的物理變化和化學(xué)變化，其中物理變化主要是脫水、脫氣和干燥過(guò)程;化學(xué)變化主要是熱分解和熱縮聚兩類(lèi)反應(yīng)。物料在熱分解和熱縮聚反應(yīng)過(guò)程中析出煤氣和煤焦油，物料中有機(jī)化合物的氧鍵結(jié)合基被破壞，氧元素以H2?0,?CO,?CO:精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案等氣體析出，同時(shí)形成芳香族化合物和交聯(lián)的高強(qiáng)度碳分子結(jié)構(gòu)固體;在炭化過(guò)程中，