塑料-生物质活性炭干混合制备方法及亚甲基蓝吸附行为研究

摘要

针对塑料及农林废弃物的处理，提出了利用塑料及生物质干混合制备活性炭的方法，以达到以废治废的目的。
　　选择梧桐锯末和聚丙烯塑料为原材料，在常温下与活化剂无水K2CO3混合制备活性炭，以碘吸附值为评价标准，通过单因素实验探究了制备工艺条件对活性炭吸附性能的影响规律，验证了该工艺的可行性及塑料与锯末在热解过程中的协同作用。以亚甲基蓝(MB)吸附值为评价标准，通过单因素实验，探索了制备工艺对高介孔率活性炭吸附性能的影响规律，所制备的样本介孔率超过70％，表明了本工艺可制备高介孔率活性炭。
　　在单因素实验结果上，基于CCD实验设计的RSM方法，以较高碘吸附水平下最优的亚甲基蓝吸附值为目标，优化制备工艺，获得了最佳的制备条件。经检测，所得活性炭碘吸附值达到132170mg·g-1、MB吸附值达到471.95mg·g-1，远远超过国家一级品标准，且与二阶模型预测值的相对误差分别仅为1.64％和8.56％，证明了该模型具有较高的可信度。
　　通过对优化活性炭进行亚甲基蓝吸附行为研究，发现Redlich-Peterson模型与实验数据的拟合程度最高，表明可通过Langmuir方程计算最大单层吸附量，为472.19mg·g-1，接近于实验测试值476.88mg·g-1。Pseudo-second-order模型与Elovich模型可分别用于描述活性炭在低初始浓度及高初始浓度亚甲基蓝溶液中的吸附行为，表明此吸附过程为不可逆的化学吸附过程。
　　通过对塑料-生物质活性炭干混合工艺的探索及亚甲基蓝吸附行为的研究，希望能够为中国废弃物的处理提供新的思路和理论基础，并有助于缓解中国当前对工业活性炭的亟需现状。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 生物质制备活性炭的研究现状

1．2．2 化学活化法

1．3 塑料制备活性炭的研究现状

1．4 塑料-生物质联合热解炭化的研究现状

1．5 本文的主要工作和研究内容

第二章 塑料-生物质干混合制备活性炭可行性研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验设计及内容

2．3 结果与讨论

2．3．1 热重分析

2．3．1 不同工艺条件对活性炭吸附性能的影响

2．3．2 塑料-生物质活性炭的孔隙结构表征

2．3．3 活性炭各性能指标对比分析

2．3 结论

第三章 塑料-生物质干混合制备介孔型活性炭研究

3．1 引言

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验设计及内容

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同工艺条件对柱状活性炭吸附性能的影响

3．3．2 柱状活性炭的孔隙结构表征

3．3．3 柱状活性炭的FT-IR分析

3．3．4 活性炭各性能指标对比分析

3．4 结论

第四章 响应面法优化制备塑料-生物质活性炭

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 中心组合实验设计

4．2．2 塑料-生物质活性炭制备

4．3 结果与讨论

4．3．1 实验结果

4．3．2 数学模型及回归分析

4．3．3 方差分析

4．3．4 优化及验证研究

4．4 结论

第五章 塑料-生物质活性炭MB吸附动力学研究

5．1 引言

5．2 材料与方法

5．2．1 塑料-生物质活性炭制备

5．2．2 吸附动力学实验设计

5．3 结果与讨论

5．3．1 塑料-生物质活性炭特征分析

5．3．2 MB吸附等温线研究

5．3．4 MB吸附动力学研究

5．4 结论

第六章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及科研成果