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微波改性活性炭及其去除苯胺和Cr（Ⅵ）的研究

作　者: 马燕娜
导　师: 施周；吴慧英
学　校: 湖南大学
专　业: 市政工程
关键词: 微波辐照活性炭改性苯胺六价铬吸附官能团
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 291次
引　用: 4次
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内容摘要

本论文采用不同微波改性技术对活性炭进行改性研究,研究了影响活性炭改性的条件和影响吸附的因素。针对去除苯胺和Cr(VI)的效果,选出合适、简单、经济的最佳微波改性工艺。以苯胺和Cr(VI)的吸附去除为目标,通过试验考察了五种活性炭的改性方法,对比筛选出两种改性方法:硝酸-微波法改性活性炭(简称GACH-M)和直接微波法改性活性炭。硝酸-微波法改性活性炭重点考察了不同硝酸浓度、微波功率、辐照时间、氮气通气量等条件下GACH-M处理苯胺和Cr(VI)废水的除污效果,以及GACH-M吸附试验影响因素(废水的pH、废水的初始浓度、活性炭的投加量)的探讨。确定了最佳改性条件和吸附影响因素。GACM吸附Cr(VI)宜采用准二级动力学模型拟合。以微波改性活性炭是否通入气体为研究对象,研究了载氮气微波改性活性炭(简称为GACN2-M)和无载气微波改性活性炭(简称为GACM)的效果差别。考察了微波功率、辐照时间、氮气通气量等因素对改性炭的影响及吸附去除苯胺和Cr(VI)的效果。结果表明,微波功率越高、辐照时间越长,GACM对苯胺的去除效果越好;但是两种微波改性活性炭对Cr(VI)吸附效果较差,低于原炭。GACM吸附苯胺宜采用用准二级动力学模型拟合。通过SEM、表面分析仪、Boehm滴定和零点电荷滴定试验对GACH-M、GACN2-M和GACM进行表征,表征结果表明:三种改性炭表面变粗糙,有明显的裂纹,许多闭塞的孔被打开,并向里延伸;改性炭中孔比例增加,孔隙率增大,大孔比例降幅高达50%以上;改性炭表面酚羟基和羧基减少,碱性官能团增加,零点电荷pHpzc显示为碱性且高于原炭。微波辐照作为活性炭的一种改性方法得到的改性炭对废水中苯胺的去除有潜在的应用前景。GACH-M则对废水中Cr(VI)有着很高的吸附去除效果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-26
  1.1 我国水污染概况  11-15
    1.1.1 苯胺废水的危害及其治理方法  11-13
    1.1.2 铬废水的危害及其治理方法  13-15
  1.2 活性炭概述  15-20
    1.2.1 活性炭的分类  15
    1.2.2 活性炭性质  15-17
    1.2.3 活性炭在水处理中研究与应用  17-20
  1.3 微波特性及其在环境工程中的研究进展  20-23
    1.3.1 微波的加热作用  21
    1.3.2 现代微波加热在环境污染物处理中的应用  21-23
  1.4 课题研究内容与意义  23-26
    1.4.1 课题研究的背景与意义  23-24
    1.4.2 课题研究的内容与技术路线  24-25
    1.4.3 创新点  25-26
第2章表面改性活性炭的研究现状及吸附理论  26-34
  2.1 孔隙的调整  26
  2.2 活性炭表面化学改性  26-29
    2.2.1 表面氧化改性  27
    2.2.2 表面还原改性  27
    2.2.3 负载金属改性  27-28
    2.2.4 微波改性活性炭  28-29
  2.3 吸附的基本理论  29-34
    2.3.1 吸附的基本概念  29
    2.3.2 吸附的分类  29-30
    2.3.3 吸附平衡与吸附等温线  30-32
    2.3.4 吸附动力学  32
    2.3.5 影响吸附的因素  32-34
第3章硝酸微波法改性活性炭  34-51
  3.1 试验试剂与仪器  34-35
  3.2 改性炭的制备  35
  3.3 试验方法与检测方法  35-38
    3.3.1 吸附试验方法  35-36
    3.3.2 检测方法  36-38
  3.4 制备改性活性炭影响因素  38-44
    3.4.1 五种改性活性炭吸附去除苯胺和Cr(VI)的效果比较  38-39
    3.4.2 硝酸浓度的影响  39-41
    3.4.3 微波辐照功率对处理效果的影响  41-42
    3.4.4 微波辐照时间的影响  42
    3.4.5 氮气通气量的影响  42-44
  3.5 吸附试验影响因素探讨  44-49
    3.5.1 pH 值的影响  44-46
    3.5.2 溶液初始浓度的影响  46-47
    3.5.3 活性炭投加量的影响  47-49
    3.5.4 吸附时间的影响  49
  3.6 本章小结  49-51
第4章直接微波法改性活性炭  51-58
  4.1 微波改性活性炭制备  51
  4.2 试验方法和检测方法  51
  4.3 直接微波法改性活性炭的影响因素  51-56
    4.3.1 氮气通气量的影响  51-52
    4.3.2 微波功率的影响  52-54
    4.3.3 微波辐照时间的影响  54-56
    4.3.4 吸附时间的影响  56
  4.4 本章小结  56-58
第5章改性活性炭吸附特性及其去除苯胺和Cr(VI)的机理研究  58-74
  5.1 微波改性活性炭对苯胺和Cr(VI)的吸附行为  58-67
    5.1.1 吸附速率的表达形式  58-60
    5.1.2 改性活性炭吸附除苯胺的动力学研究  60-62
    5.1.3 硝酸改性活性炭对Cr(VI)的吸附动力学研究  62-64
    5.1.4 改性活性炭除苯胺的吸附平衡曲线  64-65
    5.1.5 改性活性炭除Cr(VI)的吸附平衡曲线  65-67
  5.2 活性炭的物理结构与除污机理的关系  67-69
    5.2.1 原炭与改性炭的表面形态  67-69
    5.2.2 活性炭的孔隙结构  69
  5.3 活性炭的表面化学特性及吸附除污机理分析  69-70
    5.3.1 Boehm 滴定  70
    5.3.2 零点电荷PZC  70
  5.4 Boehm 滴定结果  70-72
  5.5 零点电荷结果  72-73
  5.6 本章小结  73-74
结论与建议  74-77
参考文献  77-82
致谢  82-83
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  83

微波改性活性炭及其去除苯胺和Cr（Ⅵ）的研究

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