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1、南京理工大學(xué)碩士論文活性炭纖維改性及其對鉛離子的吸附研究摘要活性炭纖維(AcF)具有獨特的孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué),對重金屬鉛離子有一定的吸附性能,為了進一步提高其吸附能力,采用氧化,引入含磺酸基官能團和堿化處理等方法對ACF進行了表面化學(xué)改性,并研究了改性前后樣品吸附鉛離子的性能。經(jīng)濃硝酸和濃過氧化氫氧化ACF制得的氧化改性ACF,通過Boehm滴定分析表明氧化改性ACF表面酸性基團明顯增加,也得到了FT-IR和TG的驗證。例如,ACF在60℃下H2硯氧化2h與原樣相比酸性基團增加了141%,羧基增加了94%。通過XRD分析表明氧化沒有破壞ACF的微晶結(jié)構(gòu)。對氧化
2、改性ACF進行了羥甲基化后再引入含磺酸基官能團的改性研究。Boehm滴定分析表明含磺酸基官能團改性的ACF表面酸性基團明顯增加,大約lgACF引入了0.8-l-Onmol的磺酸基并得到了FT—IR和TG的驗證。在不同實驗條件下,研究了ACF、氧化改性ACF、含磺酸基ACF和Na型ACF對鉛離子的吸附性能。實驗結(jié)果表明:所有樣品都對鉛離子具有非??斓奈剿俾?,吸附平衡時間僅需要5-10min;改性后的樣品對鉛離子飽和吸附量明顯提高,ACF的飽和吸附量為32.5mg/g,而氧化改性ACF、含磺酸基ACF和Na型ACF的飽和吸附量分別可以達到75mg/g,106m
3、g/g和228mg/g,比ACF分別增加了1.3倍,2.3倍和6倍:ACF、氧化改性ACF、含磺酸基ACF的吸附等溫線較好的符合Langmuir,和Freundlich吸附等溫線模型,Na型ACF的吸附等溫線較好的符合Langmuir吸附等溫線模型:pH值對ACF吸附鉛離子有較大影響,氧化改性ACF、含磺酸基ACF和Na型ACF在較寬的pH值范圍內(nèi)保持著對鉛離子較高的吸附性能。尤其含磺酸基ACF,當(dāng)鉛離子初始濃度為40mg/L,pH值為3時,含磺酸基ACF對鉛離子的去除率達到100%,而ACF的去除率僅為27%:所有樣品在吸附鉛離子過程中,受溫度的影響都較小
4、。本文的研究表明對ACF進行表面化學(xué)改性,是提高其對鉛離子吸附能力的一條有效可行的途徑。關(guān)鍵詞:活性炭纖維化學(xué)改性鉛離子吸附南京理工大學(xué)碩士論文活性炭纖維改性及其對鉛離子的吸附研究AbstractActivatedcarbonfiber(ACnhasthespecialporestructureandsurfacechemistrypropeflies,havingtheabilityofadsorbingtheheavymetalleadion.Forfurtherimprovingitsadsorptioncapacit%ACFwasmodifiedby
5、oxidation,introducingpendantsulfonicacidgroupandalkalization.a(chǎn)ndtheP釅+adsorptionpropertiesofACFbeforeandaftermodificationWasstudied.ACF,oxidizedbyconcentratedIlitricacidandhydrogenperoxide,WasanMyzedbyBoehmtitration,FF-IRandTGTheresultsofBoehmtitrationshowedtheacidicgroupamountofox
6、idizedACFincreasedobviously.ItisalsoprovedbyFT-IRandTGComparedwithrawACF,acidicgroupandcarboxylgroupcontentofACF,whichWasoxidizedbyH202at60。Cfor2hours,increased129%and94%,respectively.XRDanalysisindicatedthatoxMizationhad110obviousinfluencethemicrocrystallitestructureofACF.Theoxidi
7、zedACFWasmodifiedbyhydroxy·methylationandthenintroducingsulfonicacidcontainingfunctiongroup.Boehmtitrationindicantedthatacidgroupincreasedobviousl%ItisalsoprovedbyFT-IRandTGApproximately0.8—1.0mmol-S03HwasintroducedontoprogramACEUnderthevariesexperimentconditions,thepropertiesofads
8、orbingPb“ofACEoxidizedACF,