微波改性活性炭對(duì)苯酚的吸附性能.pdf

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1、至Q!堡壘篁2塑i望箍131翅)江酉建撾，』塹墮微波改性活性炭對(duì)苯酚的吸附性能■李茂●中鐵城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司。安徽蕪湖241000摘要：在蒸餾水、10％H2S04、10％NaOH、10％H202溶液中，分別采用常規(guī)加熱與微波輻照加熱對(duì)活性炭進(jìn)行改性。比較所得改性活性炭在比表面積、孔道結(jié)構(gòu)參數(shù)、表面基團(tuán)含量以及對(duì)苯酚吸附性能等方面的異同。對(duì)于同種溶液，兩種加熱方式所得活性豢的比表面及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)會(huì)有所不同，但這種異同的結(jié)果和程度與溶{茛的自身性質(zhì)有關(guān)。相對(duì)常規(guī)加熱，采用微波輻照加熱所得活性炭的表面堿性特征增強(qiáng)，且對(duì)苯酚具有更強(qiáng)的吸附能力。

2、關(guān)鍵詞：微波活性炭苯酚引言活性炭作為一種優(yōu)良的固態(tài)吸附劑，由于其物理和化學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性，被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、化學(xué)工業(yè)以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域?；钚蕴康奈叫阅苤饕怯善涮厥獾谋砻娼Y(jié)構(gòu)特性和表面化學(xué)特性決定的，故針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)活性炭的表面結(jié)構(gòu)及化學(xué)特性進(jìn)行改性使其擁有更優(yōu)良的應(yīng)用效果，有重要的現(xiàn)實(shí)意義。熱處理是活性炭表面改性過(guò)程中的一種常用手段。微波是頻率在300kHz～300GHz，波長(zhǎng)在lOOcm至lmm范圍內(nèi)的電磁波，其特有的“體”加熱方式使其具有加熱效率高、加熱速度快；且由于不同物質(zhì)因介電性質(zhì)的異同對(duì)微波的吸收能力有很大差異，從而使

3、得微波加熱具有選擇性?；钚蕴繉傥⒉ǜ邠p耗物質(zhì)，對(duì)微波有很強(qiáng)的吸收能力。本文在活性炭改性過(guò)程中，選擇常規(guī)加熱與微波加熱兩種加熱方式。比較兩種加熱方式所引起的改性結(jié)果及其對(duì)苯酚吸附效果的異同。1實(shí)驗(yàn)1．1改性實(shí)驗(yàn)及裝置本文在活性炭改性過(guò)程中采用了常規(guī)電爐加熱與微波輻照加熱兩種供熱方式，具體操作方法如下：(1)電爐加熱：取1009活性碳加入到分別盛有1000ml蒸餾水、10％H2S04、10％NaOH、10％H202溶液的大燒杯中，加熱沸騰1小時(shí)，冷卻，用蒸餾水浸泡、沖洗至活性炭表面呈中性后放人烘箱在105℃下烘干24小時(shí)，備用。(2)微波加熱：實(shí)

4、驗(yàn)所用微波裝置如圖1所示，取209活性炭加入到分別盛有200ml蒸餾水、10％H2S04、10％NaOH、10％H202溶液的玻璃反應(yīng)容器中，將容器放人微波爐中，在容器口處接冷凝水，控制微波功率為500W，加熱輻照20分鐘，冷卻，用蒸餾水浸泡、沖洗至活性炭表面呈中性后放人烘箱在105℃下烘干24小時(shí)，備用。所得活性炭樣品編號(hào)如表l：1．安驗(yàn)截痰爐2反應(yīng)粵暑3耳量裝置圖l實(shí)驗(yàn)用微波裝置示意圖表I活性炭樣品編號(hào)21樣品12345678處理電爐+微波+傲波+微波+鐓波+方式蒸餾水10％H2S0410％NaoH10％H202蒸餾水10％．2s0410

5、％NaoH10％H20212低溫氮?dú)馕降葴鼐€測(cè)定及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的計(jì)算吸附等溫線的測(cè)定采用Micromefitics公司ASAP2010V402氮?dú)馕絻x測(cè)定活性炭在相對(duì)壓力(P／P0)0～1．0范圍內(nèi)，溫度77．44K下的氮?dú)馕搅浚⒗L制吸附等溫線。比表面積采用BET法計(jì)算，孔容、孔徑采用BJH法計(jì)算。13Boehm法測(cè)定活性碳表面基團(tuán)對(duì)不同改性方法所得活性炭采用Boehm法滴定[1]確定活性炭表面酸堿基團(tuán)的數(shù)量。14苯酚吸附等溫線的測(cè)定分別取不同改性方法所得活性炭0．59，加入到盛有濃度依次為：lOOmg／L、200mg／L、400mg／

6、L、800mg／L、1000mg／L苯酚溶液的錐形瓶中，加塞，放入水浴搖床，控制溫度為30℃，振蕩24h后，在紫外270nm處測(cè)定其吸光度，計(jì)算苯酚平衡濃度及不同濃度下單位活性炭對(duì)苯酚的吸附量，作吸附等溫線。2結(jié)果與討論2．1改性對(duì)活性炭比表面及孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響改性后活性炭的比表面積、孔容、孔徑數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，從表2可見(jiàn)，由于加熱方式的不同，同種溶液所得活性炭的比表面及孑L結(jié)構(gòu)參數(shù)會(huì)有所不同．但這種異同的結(jié)果和程度與溶液的自身性質(zhì)有關(guān)。在蒸餾水和10％H2S04中，兩種加熱方式所得活性炭的比表面積和孔徑差別不大；而在10％NaOH和10％H202

7、溶液中，不同加熱方式所得活性炭的比表面積和孔徑就有明顯差別。這可能是由于不同物質(zhì)產(chǎn)生的電解質(zhì)溶液對(duì)微波吸收能力的異同所致：電解質(zhì)溶液在微波中異同于水的行為是由陽(yáng)離子和陰離子的共同作用所決定。在水中引人金屬陽(yáng)離子，水分子由于受陽(yáng)離子的強(qiáng)烈吸引會(huì)發(fā)生局部定向或重排，在離子周?chē)纬扇軇┗瘜樱茐牧怂慕Y(jié)構(gòu)，并使得內(nèi)層的水分子在一定程度上失去了平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，使外加電場(chǎng)對(duì)它們的作用減弱，即吸收微波能量的能力減弱了，隨著陽(yáng)離子表面電荷的增加和離子半徑的減小，其溶液吸收微波能量的能力會(huì)進(jìn)一步減弱；而陰離子一般半徑較大，在外加電場(chǎng)中主要表現(xiàn)為極化變形，由

8、此產(chǎn)生的誘導(dǎo)偶極矩會(huì)增加體系吸收外場(chǎng)能的能力，這種能力隨著陰離子半徑的增大而增強(qiáng)[2

9、。表2活性炭物理參數(shù)＼樣品l2345678參數(shù)＼＼比表面積861．39882．