山核桃外果皮活性炭的制备及其吸附性能的研究

摘要

以山核桃外果皮为原料，用磷酸作为活化剂，制备山核桃壳基活性炭（简称核桃壳炭）。用单因素实验法优化制备条件，得出制备核桃壳炭条件为：山核桃外果皮与50％的磷酸溶液比例为1:3，在160℃条件下浸渍60min，最后以5℃/min速度升温至450℃，保温60min；用稀盐酸冲洗所得核桃壳炭后，再用蒸馏水洗涤至中性，烘干。　　原料山核桃外果皮和优化条件下制备的核桃壳炭的进行表征，分析制备活化过程中山核桃外果皮的变化。红外光谱分析发现，磷酸活化制备核桃壳炭造成部分基团的位移，且部分基团被氧化；扫描电镜观察发现，山核桃外果皮表面较平整且无空隙，核桃壳炭表面空隙网状结构增多；分析 X射线衍射得出活化过程中有部分结晶区消失。　　探讨了核桃壳炭对工业废水中常见的碱性染料孔雀石绿(MG)和亚甲基蓝(MB)、酸性染料枣红(PRM)和铜离子(Cu2+)的吸附性能。核桃壳炭吸附碱性染料实验表明：MG和MB吸附最佳投加量为1.0 g·L-1，最适pH值分别为5-9和6-9，原液酸碱值在此范围内，且对碱性染料的吸附过程均符合二级动力学模型和Langmuir吸附等温方程。318K条件下、初始浓度100 mg·L-1的MG经过12h吸附，去除率可达99.06%，吸附为自发的吸热过程；303K条件下，自然酸碱度条件下初始浓度为100 mg·L-1MB经过12h吸附，去除率达99.28%，且吸附均为自发放热的过程；核桃壳炭吸附PRM最佳投加量为2.0 g·L-1，溶液酸碱性对吸附效果影响较小，318K、PRM自然酸碱度条件下初始浓度100 mg·L-1、吸附时间12h，废水中PRM的去除率达99.61%，动态和静态吸附分别符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温式，吸附过程为自发吸热过程。吸附Cu2+实验中，当吸附剂用量为0.0500g、318K、50 mL Cu2+初始浓度100 mg·L-1在pH为5的条件下，震荡12h，吸附量达29.08mg·g-1，吸附过程符合Langmuir吸附等温式、准二级动力学模型，高温有利于吸附量的提高，是自发的吸热过程。

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第一章 引言

1.1 山核桃外果皮的研究现状

1.2废水来源、危害及处理方法

1.3吸附剂及其在废水处理中的应用

1.4 本研究的目的和意义

1.5 论文主要内容

1.6论文创新之处

第二章 材料与方法

2.1 实验材料与仪器

2.2 方法

2.3溶液浓度的测定

2.4 吸附试验及吸附性能的分析

2.5吸附剂的表征

第三章 山核桃外果皮炭制备工艺的优化

3.1 引言

3.2 单因素法制备核桃壳炭

3.3核桃壳炭结构的表征

3.4 本章小结

第四章 核桃壳炭对碱性染料的吸附研究

4.1 碱性染料吸附实验

4.2 核桃壳炭对碱性染料的吸附性能

4.3 本章小结

第五章 核桃壳炭对酸性染料的吸附研究

5.1 酸性染料吸附实验

5.2 核桃壳炭对枣红的吸附特性

5.3本章小结

第六章核桃壳炭对重金属Cu2+的吸附性能

6.1重金属Cu2+吸附实验

6.2 核桃壳炭对Cu2+的吸附特性

6.3本章小结

第七章 结论

参考文献

个人简介与论文发表情况

致谢