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关键词：
猪场废水,脱氮,脱硫,沼气,高径比
发表时间：
2012-08-20 10:27:45
高比表面植物基活性炭吸附水中对硝基苯胺的性能及影响因素
张启航 | -> | 859| 2| 0.555101MB |KOH活化,棉秆,互花米草,吸附等温线,热力学
摘要:以互花米草与棉秆为原料，以KOH 为活化剂，制备了2 种低成本高比表面微孔植物基活性炭SA-AC 和CS-AC，通过静态实验研究了其对水溶液中对硝基苯胺的吸附特性，测定了溶液pH 值、吸附剂剂量、溶液温度对吸附的影响，并探讨了等温吸附行为及其热力学性质. 结果表明，在KOH 与炭化料的质量比( 剂料质量比) 为3∶ 1、活化温度为800 ℃、活化时间为1. 5 h 条件下，活化制备的互花米草活性炭SA-AC 和棉秆活性炭CS-AC 的比表面积分别为2 825 m2·g － 1 和2 135 m2·g － 1 ，微孔容积分别为1. 192 cm3·g － 1 和1. 011 cm3·g － 1 ，对水溶液中对硝基苯胺的Langmuir 最大吸附量分别为719 和716 mg·g － 1 ，远高于商业活性炭ST1300. 溶液pH 值和温度对吸附有较大影响，在低温及中性条件下有利于制备活性炭对水溶液中对硝基苯胺的吸附.Freundlich 与Redlich-Peterson 模型能很好地描述对硝基苯胺在2 种活性炭上的吸附行为;热力学研究表明，吸附标准吉布斯自由能变ΔG0 与标准焓变ΔH0 均为负值，表明对硝基苯胺在这2 种活性炭上的吸附属于自发的放热吸附过程;吸附标准熵变ΔS0 < 0，说明对硝基苯胺在活性炭表面上的迁移比在溶液中受到了更大的限制.
对硝基苯胺是一种重要的化工原料，主要用作偶氮染料、工程塑料、医药和农药的中间体. 它的毒性比苯胺强，能引起血液中毒、皮肤湿疹及皮炎等症，属于我国水污染控制中的优先控制污染物［1，2］.目前，对硝基苯胺废水治理的方法主要有萃取法［3］、氧化还原法［4］、生物法等［5］，但这些方法在实际应用中由于效率低，或者成本过高，许多厂家对对硝基苯胺废水只进行了简单处理就排放到环境中［6］.
活性炭微孔结构发达、比表面巨大、吸附能力强，是集纳米空间、超微粒子和表面性固体于一身的优异吸附材料，吸附和脱附速度快，近年来在水处理中获得了较为广泛的应用［7］. 活性炭的制备原料广泛，主要分为植物类木质原料和煤质原料［8 ～ 11］. 煤质原料主要包括无烟煤、烟煤、褐煤、石油焦及石油沥青等［9］; 植物类木质原料主要有木材、果壳及纸浆废液等［10，11］. 制备方法主要是化学活化法和物理活化法. 物理活化法是将原料先进行炭化然后在
600 ～ 1 200℃ 下对炭化物进行活化，该法常用的活化性气体是水蒸气和二氧化碳. 化学活化法是将原料与化学药品以一定比例混合、浸渍一段时间后，将炭化和活化一步完成，通常使用的活化剂有ZnC12、H3 PO4及KOH 等. 目前研究活跃的是KOH 活化法，它是20 世纪70 年代发展起来的一种活化方法，由此法制备的活性炭比表面积高，微孔分布集中，孔隙结构可以控制，吸附性能优异，因此常用来制备高性能活性炭或超级活性炭［12］.
由于植物茎秆中含有竖向的孔状天然结构，可制得微孔发达、比表面积高且具有较高机械强度的活性炭［11］. 本研究以低成本的棉秆与互花米草为原料，以KOH 为活化剂，制备出了2 种富含微孔的高比表面活性炭，测定了其对对硝基苯胺的吸附能力，探讨了溶液pH、吸附剂量及温度对吸附的影响，并分析了对硝基苯胺在2 种制备活性炭上的等温吸附行为及热力学性质，以期为氢氧化钾活化植物基活性炭吸附法处理对硝基苯胺废水的工程应用提供理论依据.
600 ～ 1 200℃ 下对炭化物进行活化，该法常用的活化性气体是水蒸气和二氧化碳. 化学活化法是将原料与化学药品以一定比例混合、浸渍一段时间后，将炭化和活化一步完成，通常使用的活化剂有ZnC12、H3 PO4及KOH 等. 目前研究活跃的是KOH 活化法，它是20 世纪70 年代发展起来的一种活化方法，由此法制备的活性炭比表面积高，微孔分布集中，孔隙结构可以控制，吸附性能优异，因此常用来制备高性能活性炭或超级活性炭［12］.
由于植物茎秆中含有竖向的孔状天然结构，可制得微孔发达、比表面积高且具有较高机械强度的活性炭［11］. 本研究以低成本的棉秆与互花米草为原料，以KOH 为活化剂，制备出了2 种富含微孔的高比表面活性炭，测定了其对对硝基苯胺的吸附能力，探讨了溶液pH、吸附剂量及温度对吸附的影响，并分析了对硝基苯胺在2 种制备活性炭上的等温吸附行为及热力学性质，以期为氢氧化钾活化植物基活性炭吸附法处理对硝基苯胺废水的工程应用提供理论依据.
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