活性炭纤维的吸附性能及在处理模拟焦化废水中的研究

摘要

本文通过对微波、硝酸和氢氧化钠等各种不同改性处理的聚丙烯腈基活性炭纤维(ACF)和粘胶基活性炭纤维进行扫描电子显微镜(SEM)实验表征其显微结构；用红外光谱(IR)表征其官能团的变化；通过综合热分析实验(TG或DSC)表征其热稳定性；通过对修饰后活性炭纤维的氮吸附等温线的测定，应用不同的孔结构理论进行分析研究，获得了改性后各种活性炭纤维的比表面积、微孔表面积、孔容和孔径分布规律。经微波、硝酸改性的活性炭纤维其BET表面积大大高于未处理活性炭纤维，而经氢氧化钠处理的活性炭纤维则相反。 焦化废水是一种氨氮和有机物浓度较高的难生化降解有机废水，主要来自洗煤、熄焦和副产品的加工以及精产品的精致过程，废水排放量大，水质成分复杂，其中含有吡啶、喹啉、吲哚、苯酚等多种难降解有机物。目前在焦化废水的处理上有多种方法，但对这些难降解有机物的去除都存在一些问题。 本文用经过各种改性处理的粘胶基活性炭纤维和聚丙烯腈基活性炭纤维对模拟焦化废水进行吸附、脱附实验，测定了吸附等温线和动态穿透曲线，并研究了PH、吸附时间对处理效果的影响，溶液pH＞8时，吸附效率下降；吸附时间存在最佳值。吸附饱和的活性炭纤维用10％的氢氧化钠溶液再生，重复使用3次，吸附效率无明显变化。 实验表明，活性炭纤维具有优良的吸附性能，因为它具有很大的比表面积以及大量的微孔，还因为其表面存在丰富的官能团。尤其是经过改性处理的ACF，滤阻、滤损小，强度高，不易粉化，容易处理，净化纯度高，杂质少，对水溶液中的一些难降解有机物等具有较大的吸附量和较快的吸附速度，净化效率高利，另外用活性炭纤维处理焦化废水，设备简单，吸附剂可重复利用，损失小。具有较好的经济、环保及社会效益，具有广阔的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：插图和附表清单

1绪论

1.1问题的提出及研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1生物强化技术进展

1.2.2生物流化床技术进展

1.2.3固定化微生物技术进展

1.2.4生物脱氮技术

1.2.5化学技术进展

1.2.6 ACF处理焦化废水

1.3 ACF的制备原理及方法

1.3.1预氧化

1.3.2炭化

1.3.3活化

1.4ACF的应用研究

1.4.1 ACF应用于工业废水处理

1.4.2 ACF应用于溶剂回收

1.4.3 ACF应用于气污染治理和空气净化

1.4.4ACF应用于医学

1.4.5 ACF应用于其他方面

1.5本论文研究的目的和主要内容

1.5.1研究目的

1.5.2本课题拟解决的主要问题

2实验内容及实验方法

2.1实验准备过程

2.1.1仪器

2.1.2试样及试剂

2.1.3实验装置

2.2实验内容及方法

2.2.1扫描电子显微镜(SEM)分析

2.2.2活性炭纤维孔结构分析实验

2.2.3差热分析

2.2.4红外光谱分析

2.2.5焦化废水静态吸附吸附

2.2.6焦化废水动态吸附

2.2.7吸附剂的脱附再生

3实验结果分析讨论

3.1 ACF的结构分析

3.1.1 ACF的显微结构

3.1.2 ACF的微晶结构

3.1.3 ACF的孔隙结构

3.2 ACF的差热实验结果分析

3.3 ACF的红外光谱实验结果分析

3.4 ACF处理焦化废水的静态实验结果分析

3.4.1标准曲线的测定

3.4.2吸附等温线的测定

3.4.3影响吸附的因素

3.5 ACF处理焦化废水的动态吸附实验结果分析

3.5.1 ACF处理吡啶模拟废水的动态吸附

3.5.2 ACF处理喹啉模拟废水的动态吸附

3.6 ACF处理焦化废水后的脱附再生

3.7展望

结 论

致 谢

参考文献