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《柚皮基活性炭制備及吸附應(yīng)用機(jī)理研究 (1)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、分類號密級公開UDC編號博士學(xué)位論文柚皮基活性炭制備及吸附應(yīng)用機(jī)理研究張華學(xué)科專業(yè)制糖工程指導(dǎo)教師張學(xué)洪教授論文答辯日期學(xué)位授予日期答辯委員會主席論文評閱人廣西大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性和使用授權(quán)聲明本人聲明所呈交的論文,是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除已特別加以標(biāo)注和致謝的地方外,論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果,也不包含本人或他人為獲得廣西大學(xué)或其它單位的學(xué)位而使用過的材料。與我一同工作的同事對本論文的研究工作所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確說明。本人在導(dǎo)師指導(dǎo)
2、下所完成的學(xué)位論文及相關(guān)的職務(wù)作品，知識產(chǎn)權(quán)歸屬廣西大學(xué)。本人授權(quán)廣西大學(xué)擁有學(xué)位論文的部分使用權(quán)，即：學(xué)校有權(quán)保存并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱，可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索和傳播，可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于：□保密，在年解密后適用授權(quán)?！醪槐Ｃ堋?請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“√”)論文作者簽名：日期：指導(dǎo)教師簽名：日期作者聯(lián)系電話：電子郵箱：柚皮基活性炭制備及吸附應(yīng)用機(jī)理研究摘要活性炭一般具有
3、孔隙發(fā)達(dá)、比表面積大、表面官能團(tuán)豐富和活性高等特點(diǎn)，是水處理中應(yīng)用非常廣泛的吸附劑。國內(nèi)外開展了大量有關(guān)活性炭制備及其用于含重金屬廢水、印染廢水等處理的研究。然而，采用煤炭和其他不可再生資源制備活性炭成本很高。為了尋找制備活性炭原料的新來源，不少學(xué)者把目光投向來源廣泛、再生性強(qiáng)以及無二次污染的農(nóng)業(yè)廢棄物。柚子是我國主要水果之一，在南方許多地區(qū)大量種植。通常柚皮未被利用就直接丟棄。目前有關(guān)以柚皮為原料采用氯化鋅活化法制備活性炭，并進(jìn)行污水處理的研究尚未見報道。本文以柚皮為原料，采用氯化鋅活化法制備
4、柚皮基活性炭，并針對不同典型污染物進(jìn)行了吸附處理研究。通過紅外光譜、X射線衍射、掃描電子顯微鏡等分析方法和吸附動力學(xué)、熱力學(xué)等理論，系統(tǒng)研究了柚皮基活性炭物理化學(xué)性質(zhì)，以及吸附廢水中氨氮、磷、堿性染料亞甲藍(lán)、酸性染料剛果紅和六價鉻的機(jī)理，并討論了pH、溫度和吸附時間等因素對吸附容量的影響。主要研究結(jié)論：（1）利用農(nóng)業(yè)廢棄物柚子皮為活性炭原料，采用ZnCl2活化法制備柚皮基活性炭，設(shè)計正交試驗(yàn)確定最佳制備工藝條件：ZnCl2溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%，液料質(zhì)量比為3.0∶1，活化溫度和時間分別為500℃、
5、80min。所得柚皮基活性炭得率為35.36%，碘吸附值為851mg/g。其BET比表面積為231045m/g，孔容積為7.471cm/g，孔平均直徑為1.430nm。紅外光譜分析結(jié)I果說明，柚皮基活性炭表面主要存在羥基、羧基、胺基和吡喃酮等官能團(tuán)。樣品的零電點(diǎn)為5.67。（2）利用柚皮基活性炭處理含Cr（VI）廢水。研究結(jié)果表明，吸附時間12h達(dá)到吸附平衡，在pH等于1.0時，吸附效果最好。Temkin和Langmuir模型可以很好地描述Cr（VI）吸附過程；Langmuir單分子層飽和吸附量
6、達(dá)到145.47mg/g。根據(jù)Dubinin–Radushkevich模型計算的吸附自由能為9.93、17.72和20.82kJ/mol，Cr（VI）吸附以化學(xué)吸附為主。準(zhǔn)二級動力學(xué)模型能很好地擬合柚皮基活性炭吸附Cr（VI）的動力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型和Boyd模型研究表明，膜擴(kuò)散系數(shù)和孔擴(kuò)散系數(shù)均值分別-132-122為3.72×10cm/s和5.99×10cm/s，吸附過程由膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散共同控制，膜擴(kuò)散為主控步驟。柚皮基活性炭吸附Cr（VI）的ΔG在-0.32kJ/mol和-20
7、.06kJ/mol之間，ΔH在39.85kJ/mol和342.93kJ/mol之間，ΔS在134.91kJ/（mol·K）和829.51kJ/（mol·K）之間，說明吸附是一個自發(fā)吸熱熵增過程。吸附機(jī)理主要涉及幾方面作用：活性炭表面帶電基團(tuán)（羥基、羧基和胺基）通過靜電引力吸附Cr（VI）離子；吸附的Cr（VI）離子在強(qiáng)酸條件下還原為三價鉻，一部分進(jìn)入溶液系統(tǒng)，一部分與炭基質(zhì)發(fā)生反應(yīng)形成螯合物。（3）利用柚皮基活性炭處理含堿性染料亞甲藍(lán)（MB）廢水。吸附初期吸附速率很快，2h后吸附基本平衡。pH2
8、.0~10.0范圍吸附量無明顯變化。Temkin和Langmuir模型可以很好地描述MB吸附過程，Langmuir單分子層最大飽和吸附量達(dá)到234.26mg/g。根據(jù)Dubinin–Radushkevich模型計算吸附自由能均值為18.53kJ/mol，MB吸附以化學(xué)吸附為主。準(zhǔn)二級動II力學(xué)模型能夠很好地描述柚皮基活性炭吸附MB的動力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型和Boyd模型分析表明，膜擴(kuò)散系數(shù)和孔擴(kuò)散系數(shù)均值分別為-122-1022.85×10cm/s和2.30×10cm/s，吸附過程受膜擴(kuò)散
