廢舊棉織物制備多孔碳材料及其對染料的吸附動力學(xué)研究.pdf

1、本文以廢舊棉織物為原料，采用氯化鋅化學(xué)活化法制備多孔碳材料。優(yōu)化活化過程工藝參數(shù)，對多孔碳材料進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)和表面物理化學(xué)性質(zhì)的表征，并研究其對染料(酸性大紅GR和陽離子大紅2GL)模擬廢水的吸附性能及吸附動力學(xué)。
　　正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計法優(yōu)化工藝過程，采用多指標(biāo)綜合分析方法，對多孔碳材料的碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值和苯酚吸附值進(jìn)行綜合考慮，確定的最佳工藝為氯化鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)45％、浸漬時間8h、活化溫度700℃、活化時間30min，制得多孔碳

2、材料的碘吸附值1198.6 mg/g，亞甲基藍(lán)吸附值23.5mL/0.1g，苯酚吸附值214.2 mg/g。
　　采用氮?dú)馕降葴鼐€、掃描電鏡、紅外光譜和X射線衍射圖譜對最佳制備工藝下的多孔碳材料進(jìn)行表征。氮?dú)馕浇Y(jié)果顯示，制得的多孔碳材料中含有豐富的微孔結(jié)構(gòu)，比表面積可達(dá)1463.56 m2/g，t-Plot法微孔比表面積占50％，總孔體積為0.78 cm3/g，BJH理論分析平均孔徑為2.14 nm。SEM顯示多孔碳材料表面密

3、布著大小不一、無規(guī)則分布的多級孔洞結(jié)構(gòu)，包括微米、亞微米和納米級。FT-IR中多孔碳材料的特征吸收峰較廢舊棉纖維明顯減少，主要存在羧基、酚、醇羥基等，均為親水性基團(tuán)，可提高材料對親水性染料的吸附性。X射線衍射結(jié)果顯示多孔碳材料微觀為無定型結(jié)構(gòu)。
　　多孔碳材料對于不同染料分子的吸附性能不同，對酸性大紅GR和陽離子大紅2GL的吸附性最好。吸附平衡等溫線顯示多孔碳材料對染料分子的吸附過程吸熱，吸附速率隨溫度的升高而增大，且平衡吸附量大

4、，酸性大紅GR為309.88 mg/g，陽離子大紅2GL為828.55 mg/g。偽二級動力學(xué)模型可以很好的描述兩種染料在多孔碳材料上的吸附行為，包括外部液膜擴(kuò)散、表面吸附和顆粒內(nèi)擴(kuò)散等，能夠更真實(shí)的反映吸附機(jī)理;且吸附速率常數(shù)k2隨初始濃度的增加而減小，隨溫度的升高而增大。
　　研究結(jié)果表明:廢舊棉織物可以制備出吸附性能良好的多孔碳材料，且對模擬染料廢水的吸附效率高，可以作為一種高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的吸附材料。廢舊棉織物制備多孔碳材