核桃壳CO2流态化制备活性炭及其吸附Cu2+的研究

摘要

重金属废水污染已经对人类社会造成了很大的危害，处理重金属废水的方法有很多种，活性炭的强吸附性、吸附稳定性及可回收性使它成为了一种很有效的吸附剂来去除水中的重金属离子。因此为了制备吸附性好且成本较低的活性炭吸附剂，本研究采用了生物质中的核桃壳作为制备活性炭的材料，对流化状态下制备活性炭并用制备的活性炭吸附水溶液中的铜离子进行研究。
　　流化状态下采用CO2物理活化法制备活性炭，制备的活性炭通过比表面积分析仪对其表面孔结构进行了表征。研究了颗粒大小及活化时间对于活性炭表面孔结构的影响。相同条件下核桃壳颗粒直径越小，所制备的活性炭比表面积和孔容积越大，但活性炭得率从18％降低到6％。活性炭的比表面积和孔容随着活化时间的增加先增大再减小，最大比表面积和孔容分别为781m2/g和0.300cm3/g。MP法和BJH法分别分析了活性炭的微孔结构和中孔结构，大小集中在0.6nm，还有少量的中孔，大小集中在2.4nm，制备的活性炭以微孔为主且孔结构十分均匀。
　　以铜离子废水作为研究对象，研究了吸附时间及初始浓度对于活性炭去除率及吸附量的影响。在吸附开始10min内吸附速率增加的很快，吸附两小时后达到吸附动态平衡。吸附温度为30℃，溶液起始浓度为30mg/L，pH为5.5，活性炭投加量为0.3g/25mL，对于铜离子的去除率可以达到99％，吸附量为1.82mg/g，去除后的铜离子废水可以达到排放标准。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 引言

1．2 重金属废水污染概述

1．2．1 重金属废水污染的来源与危害

1．2．2 重金属废水污染对人体健康的危害

1．2．3 含铜废水污染的来源及危害

1．2．4 重金属废水的处理方法

1．3 生物质概述

1．3．1 生物质的分类及特点

1．3．2 生物质的利用现状

1．3．3 生物质资源利用方式

1．4 流态化技术概述

1．4．1 流态化技术特点

1．4．1 流态化技术的应用及发展

1．5 活性炭概述

1．5．1 活性炭简介

1．5．3 活性炭的应用

1．5．4 活性炭的制备

1．5．5 物理活化法制备活性炭的研究现状

1．6 活性炭吸附重金属离子的研究现状

1．7 研究的目的和意义

1．8 本论文研究内容

2 实验部分

2．1 实验设备与材料

2．1．1 实验材料

2．1．2 实验仪器与设备

2．2 活性炭的制备

2．2．1 实验设计

2．2．2 实验装置

2．2．3 最小流化速度的确定

2．2．3 核桃壳热解实验

2．2．4 活性炭系统命名

2．2．4 活性炭粒度分析

3 核桃壳活性炭孔结构分析

3．1 活性炭特性测试方法

3．1．1 BET法测试活性炭比表面积

3．1．2 活性炭孔径分析

3．2 活化时间对核桃壳活性炭产品特性的影响

3．2．1 活化时间对活性炭比表面积及孔容的影响

3．2．2 活化时间对活性炭得率的影响

3．2．3 不同活化时间下N2吸-脱附等温线分析

3．2．4 不同活化时间活性炭微孔分析

3．2．5 不同活化时间活性炭中孔分析

3．3 不同粒径大小对活性炭产品的影响

3．3．1 粒径大小对活性炭比表面积及孔容的影响

3．3．2 粒径大小对于活性炭得率的影响

3．3．3 不同粒径大小下N2吸-脱附等温线分析

3．3．4 不同粒径大小活性炭微孔分析

3．3．3 不同粒径大小活性炭中孔分析

3．4 本章小结

4 活性炭吸附废水中Cu2+的实验研究

4．1 实验方法

4．1．1 吸附时间的影响

4．1．2 初始浓度的影响

4．2 结果与讨论

4．2．1 吸附时间对吸附的影响

4．2．2 溶液初始浓度对吸附的影响

4．3 本章小结

5 结论

6 展望

参考文献

8 攻读硕士学位期间论文发表情况

致谢