炭基材料的制備匯總

1、炭基材料的制備及其吸附性能研究專業(yè)班級(jí)：應(yīng)化 0904 姓名：金紅英 學(xué)號(hào)： 2009310201021 摘要 ：本文以木材鋸末為原材料，經(jīng)過(guò)馬沸爐在無(wú)氧條件下加熱得碳基材料 并對(duì)其吸附性能進(jìn)行研究。對(duì)原材料加熱不同時(shí)間后，取不同加熱時(shí)間、相 同質(zhì)量的炭基材料、在相同的條件下對(duì)相同濃度的苯酚進(jìn)行吸附至達(dá)到飽 和，用吸光光度法測(cè)剩余苯酚濃度，計(jì)算飽和吸附量，根據(jù)飽和吸附量的大 小反映加熱時(shí)間對(duì)炭基材料吸附性能的影響。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加熱 3h 時(shí)對(duì) 苯酚的飽和吸附量最大。對(duì)原材料在不同的溫度下加熱相同的時(shí)間后取等量 的炭基材料，同樣在相同的條件下對(duì)苯酚進(jìn)行吸附至飽和，根據(jù)飽和吸附量 的大小反映加熱

2、的 溫度 對(duì) 炭基材 料吸附性能的 影響，實(shí)驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)在溫度為 600 C所制得的炭基材料吸附性能最好。 最后取吸附性能最好的炭基材料對(duì) 苯酚進(jìn)行吸附，在不同試驗(yàn)溫度下測(cè)動(dòng)力學(xué)曲線，研究吸附溫度對(duì)吸附的影 響，并推測(cè)炭基材料對(duì)苯酚的吸附方程式，研究結(jié)果表明溫度越低，對(duì)苯酚 吸附達(dá)到平衡的時(shí)間越短，即吸附速率越快。且其對(duì)本分的吸附符合為準(zhǔn)二 級(jí)方程。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中還對(duì)苯酚的初始濃度對(duì)吸附的影響進(jìn)行了研究，結(jié)果是 苯酚初始濃度越大，相同的炭基材料的飽和吸附量越大，在有誤差存在的情 況下，大致與理論相符。關(guān)鍵詞 ：木屑，炭基材料，飽和吸附量，吸附性能，苯酚，吸光光度法1、前言一：木屑的應(yīng)用 木材綜合利用率

3、是衡量一個(gè)國(guó)家林產(chǎn)工業(yè)水平的重要標(biāo)志，我國(guó)年伐木材 約 5000 多萬(wàn)立方米，其中約有 4 0 經(jīng)制材加工 ，這其中有 l0 左 右的木材變成木屑，困此我國(guó)年產(chǎn)木屑量約相當(dāng) 200 萬(wàn)立方米木材，但其中 大部分未被 利用 。鋸木屑的利用途徑很多，用作制板原料、土壤改良劑 、 生產(chǎn)膠粘劑及一 些化工原料、 栽培食用菌、 生產(chǎn)木屑塑料制品、 制取酒精 、 提取燃油和汽油、生產(chǎn)菱鎂礦制品、處理工業(yè)廢水、加工飼料作家畜敷料和 堆肥、加工成燃料、制作橫壓成型產(chǎn)品等 ，其中有的在我國(guó)己得到較廣泛 的應(yīng)用 。近幾年，我國(guó)對(duì) 鋸木屑的加工利用已逐漸加以重視 ，將其視為 提高木材綜合利用率，緩解我國(guó) 材供需矛盾

4、的一項(xiàng)重要措施，不同部門針 對(duì)各自的應(yīng)用實(shí)際開(kāi)發(fā)成功許多利用 鋸術(shù)屑的新產(chǎn)品，如果加以實(shí)際推廣 應(yīng)用將會(huì)產(chǎn)生較大的 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。木屑除了上述各種應(yīng)用之外還 有一個(gè)非常大的用途，那就是制作炭基材料的非常好的原材料，炭基材料在 生活的各個(gè)方面都有應(yīng)用，因此研究廉價(jià)的木屑制作的炭基材料的性能具有 很重要的現(xiàn)實(shí)意義。二炭基材料的分類及結(jié)構(gòu)特性 最常見(jiàn)的炭基材料有活性炭、活性焦以及活性碳纖維等。1、活性炭 (Activated Carbon ， AC) 活性炭是最常見(jiàn)的炭基材料之一，其是由石墨微晶構(gòu)成，其孔結(jié)構(gòu)十分 復(fù)雜，孔徑分布范圍很寬，從幾個(gè)納米的微孔到肉眼可見(jiàn)的大孔，孔的形狀 也是各式各樣

5、，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程之中 . 按照IUPAC的規(guī)定 , 微孔 是直徑為 02 nm的孔 ,中孔是直徑為 250 nm的孔, 而大孔是直徑為大于 50nm的孔。其比表面積為 300 2500m2 gu“，外觀為黑色無(wú)定型粉末或顆 粒狀?；钌恐形⒖讓?duì)活性炭吸附量起著支配作用，中孔和大孔一般為吸附 質(zhì)分子的進(jìn)入通道，吸附質(zhì)在通道內(nèi)的擴(kuò)散過(guò)程的快慢也會(huì)影響吸附量的大 小。制備方法怎樣制作活性炭 ?活性炭制作流程有哪些？簡(jiǎn)而言之，活性炭的制作分碳 化及活化兩步。一、活性炭的制備首先要對(duì)原料進(jìn)行碳化。碳化也稱熱解，是在隔絕空 氣的條件下對(duì)原材料加熱，一般溫度在 600以下。有時(shí)原材料先經(jīng)無(wú)機(jī)鹽

6、溶解處理后再碳化。活性炭原材料經(jīng)碳化后，會(huì)分解放出水氣、一氧化碳、 二氧化碳及氫等氣體 ; 原料分解成碎片，并重新結(jié)合成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這些碎 片可能是由一些微晶體組成。微晶體是由兩片以上的、有碳原子以六角晶格 排列的片狀結(jié)構(gòu)堆積而成。但堆積無(wú)固定的晶型。微晶體的大小和原材料的 成份和結(jié)構(gòu)有關(guān)， 并受碳化溫度的影響， 大致是隨碳化溫度的升高而增大的。 碳化后微晶體邊界原子上還附有一些殘余的碳?xì)浠衔?。二、活性炭半成品進(jìn)行活化。活化是在有氧化劑的作用下，對(duì)碳化后的 材料加熱，以生產(chǎn)活性炭產(chǎn)品。當(dāng)氧化過(guò)程的溫度在800- 900時(shí)，一般用蒸汽或二氧化碳為氧化劑 ; 當(dāng)氧化溫度在 600以下時(shí)，一般用空

7、氣做氧化 劑。對(duì)于活化過(guò)程所起的作用，目前只有大致的理解。在活化過(guò)程中，燒掉 了碳化時(shí)吸附的碳?xì)浠衔?，把原有空隙邊上的碳?xì)湓訜?，起了擴(kuò)大孔 隙的作用，并把孔隙與孔隙之間燒穿。活化使活性炭變成一種良好的多孔結(jié) 構(gòu)，碳化及活化后的晶體片狀結(jié)。三、活性炭只有專門的企業(yè)才可以生產(chǎn)，而且生產(chǎn)設(shè)備不是一般的龐大， 特別是治理裝修污染的活性炭，制作工藝更是復(fù)雜，而且并不是所有的活性 炭都可以治理裝修污染，有些是用來(lái)凈水的，有些是用來(lái)凈化空氣的，從材 質(zhì)上分為煤質(zhì)，木質(zhì)，果殼等。椰殼活性炭采用椰子殼為原料精制而成，外形為不定形顆粒，具有機(jī)械強(qiáng)度高，孔 隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大，吸附速度快，吸附容量高，易于

8、再生，經(jīng)久耐用 等特點(diǎn)。主要用于食品、飲料、酒類、空氣凈化活性炭和高純飲用水的除臭、 去除水中重金屬、除氯及液體脫色。并可廣泛用于化學(xué)工業(yè)的溶劑回收和氣 體分離等。果殼活性炭果殼活性炭主要以果殼和木屑為原料，經(jīng)炭化、活化、精制加工而成。 具有比表面積大、強(qiáng)度高、粒度均勻、孔隙節(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、吸附性能強(qiáng)等特點(diǎn)。 并能有效吸附水中的游離氯、酚、硫、油、膠質(zhì)、農(nóng)藥殘留物和其他有機(jī)污 染以及有機(jī)溶劑的回收等。適用于制藥、石油化工、制糖、飲料、酒類凈化 行業(yè)，對(duì)有機(jī)物溶劑的脫色、精制、提純和污水處理等方面。果殼活性炭被廣泛應(yīng)用于飲用水、工業(yè)用水和廢水的深度凈化生活、工 業(yè)水質(zhì)凈化及氣相吸附，如電廠、石化、煉油

9、廠、食品飲料、制糖制酒、醫(yī) 藥、電子、養(yǎng)魚、海運(yùn)等行業(yè)水質(zhì)凈化處理，能有效吸附水中的游離氯、酚、 硫和其它有機(jī)污染物，特別是致突變物(THM)的前驅(qū)物質(zhì)，達(dá)到凈化除雜去異味。還可用于工業(yè)尾氣凈化、氣體脫硫、石油催化重整，氣體分離、變壓 吸附、空氣干燥、食品保鮮、防毒面具、解媒載體，工業(yè)溶劑過(guò)濾、脫色、 提純等。各種氣體的分離、提純、凈化；有機(jī)溶劑回收；制糖、味精、醫(yī)藥、 酒類、飲料的脫色、除臭、精制；貴重金屬提煉；化學(xué)工業(yè)中的催化劑及催 化劑載體。產(chǎn)品更具脫色、提純、除雜、除臭、去異味、載體、凈化、回收 等功能木質(zhì)活性炭木質(zhì)活性炭是以優(yōu)質(zhì)木材為原料，外形為粉末狀，經(jīng)高溫炭化、活化及 多種工序精

10、制而成木質(zhì)活性炭，具有比表面積大，活性高，微孔發(fā)達(dá)，脫色 力強(qiáng)，孔隙結(jié)構(gòu)較大等特點(diǎn)，孔隙結(jié)構(gòu)大，能有較吸附液體中的顏色等較大 的各種物質(zhì)、雜質(zhì)。主要用于食品、酒類、油類、飲料、染料、化工、自來(lái) 水凈化、污水處理、降 COD、藥用活性炭等各種用途脫色 煤質(zhì)柱狀活性炭煤質(zhì)柱狀活性炭選用優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤為原料，采用先進(jìn)工藝精制加工而成， 外觀呈黑色圓柱狀顆粒；具有合理的孔隙結(jié)構(gòu)，良好的吸附性能，機(jī)械強(qiáng)度 高，易反復(fù)再生，造價(jià)低等特點(diǎn)；用于有毒氣體的凈化，廢氣處理，工業(yè)和 生活用水的凈化處理，溶劑回收等方面。煤質(zhì)柱狀活性炭物理、化學(xué)性能分 析（GB/T 7701.7-1997）煤質(zhì)柱狀活性炭用于有毒氣體的凈

11、化，廢氣處理，工業(yè)和生活用水的凈 化處理，溶劑回收等方面。并且廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)方面，如石化 行業(yè)的無(wú)堿脫臭（精制脫硫醇） 、乙烯脫鹽水（精制填料） 、催化劑載體（鈀、 鉑、銠等） 、水凈化及污水處理；電力行業(yè)的電廠水質(zhì)處理及保護(hù)；化工行 業(yè)的化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收及油脂等的脫色、精制；食品 行業(yè)的飲料、酒類、味精母液及食品的精制、脫色；黃金行業(yè)的黃金提取、 尾液回收；環(huán)保行業(yè)的污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化；以及 相關(guān)行業(yè)的香煙濾嘴、木地板防潮、吸味、汽車汽油蒸發(fā)污染控制，各種浸 漬劑液的制備等2、活性炭纖維 （Activated Carbon Fiber，

12、ACF）活性炭纖維是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型高效的吸附材料，它是繼粉末 活性炭和顆?；钚蕴恐蟮牡谌N形態(tài)的活性炭材料?；钚蕴坷w維（ ACF），亦稱纖維狀活性炭，是性能優(yōu)于活性炭的高效活性 吸附材料和環(huán)保工程材料。其超過(guò)50%的碳原子位于內(nèi)外表面，構(gòu)筑成獨(dú)特的吸附結(jié)構(gòu)，被稱為表面性固體。 它是由纖維狀前驅(qū)體，經(jīng)一定的程序炭 化活化而成。較發(fā)達(dá)的比表面積和較窄的孔徑分布使得它具有較快的吸附脫 附速度和較大的吸附容量，且由于它可方便地加工為氈、布、紙等不同的形 狀，并具有耐酸堿耐腐蝕特性，使得其一問(wèn)世就得到人們廣泛的關(guān)注和深入 的研究。 制造方法前驅(qū)體原料的不同， ACF的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也明

13、顯不同。 ACF的生 產(chǎn)一般是將有機(jī)前驅(qū)體纖維在低溫 200 400 下進(jìn)行穩(wěn)定化處理，隨后 進(jìn)行 （炭化）活化。常用的活化方法主要有：用CO2或水蒸汽的物理活化法以及用 ZnCI2 ，H3PO，H2PO4，KOH 的化學(xué)活化法，處理溫度在 700 1 000 間，不同的處理工藝 （時(shí)間，溫度，活化劑量等 ） 對(duì)應(yīng)產(chǎn)品具有不同的孔隙結(jié) 構(gòu)和性能。用作 ACF前驅(qū)體的有機(jī)纖維主要有纖維素基， PAN基，酚醛基， 瀝青基，聚乙烯醇基，苯乙烯 / 烯烴共聚物和木質(zhì)素纖維等活性炭纖維功能化主要通過(guò)孔隙結(jié)構(gòu)控制和表面化學(xué)改性來(lái)滿足對(duì)特定 物質(zhì)的高效吸附轉(zhuǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。孔隙結(jié)構(gòu)控制ACF通常適用于氣相和液相低

14、分子量分子 （MW=300以下 ）的吸附。當(dāng)吸附劑 微孔大小為吸附質(zhì)分子臨界尺寸的兩倍左右時(shí)，吸附質(zhì)較容易吸附。孔徑調(diào) 整的目的就是使 ACF的細(xì)孔與吸附質(zhì)分子尺寸相當(dāng)，通常采用下列方法：1）活化工藝或活化程度的改變（至納米級(jí)） ；2） 在原纖維中添加金屬化合物或 其它物質(zhì)經(jīng)炭化活化，或采用 ACF 添加金屬化合物后再活化（中孔為主） ， 原料纖維預(yù)先具有接近大孔的孔徑（大孔） ； 3）烴類熱解在細(xì)孔壁上沉積、 高溫后處理（使孔徑變小 ） 。 表面化學(xué)改性表面化學(xué)改性主要改變 ACF 的表面酸、堿性，引入或除去某些表面官能 團(tuán)。經(jīng)高溫或經(jīng)氫化處理可脫除表面含氧基團(tuán)（ 還原） ；通過(guò)氣相氧化和液

15、相氧化的方法可獲得酸性表面。改性需綜合考慮物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)結(jié)構(gòu)的影響。與其他活性炭材料相比，活性炭纖維具有比表面積大、微孔發(fā)達(dá)、孔徑 分布窄、吸脫附速率陜，再生能力強(qiáng)等特點(diǎn) . 與常規(guī)活性炭相比，活性炭纖 維具有非常獨(dú)特的性能：纖維直徑細(xì)，與被吸附物質(zhì)的接觸面積非常大，增 加了吸附概率；通道的擴(kuò)散阻力小，被吸附物質(zhì)不需要經(jīng)過(guò)大孔和中孔就可 直接擴(kuò)散到微孔上吸附；大多數(shù)孔都直接開(kāi)口于表面，有利于吸附和脫附的 進(jìn)行。作為脫硫劑和脫硝劑的載體，活性炭纖維的脫硫活性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于活 性炭，廣泛應(yīng)用于環(huán)保、軍事、航空、石油、化工、核工業(yè)、汽車、醫(yī)藥、 紡織、食品、電子和衛(wèi)生等行業(yè)。3、活性焦 （Activa

16、ted Coke） 活性焦是一種常見(jiàn)的炭基材料，具有活性炭的特性。即活性焦本身既是 吸附劑，又是催化劑，同時(shí)還可以用作催化劑載體。應(yīng)該說(shuō)活性焦是一種低 比表面積活性炭，其比表面積一般為 150 400m2gu7J，但是，在各種碳基 吸附劑中，活性焦由于具有價(jià)格相對(duì)便宜、可獲得很高的脫硫脫硝效率、機(jī) 械強(qiáng)度高、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)而受到關(guān)注?；钚越故莾?yōu)質(zhì)的吸附劑，它吸附能力強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性好，且可很方便地 再生，因此被廣泛應(yīng)用于國(guó)防、交通、醫(yī)藥衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等各行各業(yè)。其 需求量隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高呈逐年上升的趨勢(shì)，尤其 是近年來(lái)國(guó)際范圍內(nèi)對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，使得活性炭在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用前景

17、 十分看好。活性焦是一種具有吸附劑和催化劑雙重性能的粒狀物質(zhì)，它具有活性炭 的特點(diǎn)，吸附和催化性能良好，化學(xué)性能穩(wěn)定，能夠再生，可重復(fù)利用。同 時(shí)，它又克服了活性炭?jī)r(jià)格高、機(jī)械強(qiáng)度低、易粉碎等缺點(diǎn)。在環(huán)境水、氣 污染治理領(lǐng)域，用活性焦代替活性炭，具有更實(shí)際的意義。由上述介紹的主要炭基材料的種類及其用途，可以看到炭基材料的使用 給我們的生活帶來(lái)極大的便利，因此對(duì)炭基材料的吸附性能進(jìn)行研究非常有 意義！由于苯酚是很多種化工產(chǎn)品的原料，如用來(lái)合成阿司匹林等藥品，以 及一些農(nóng)藥、香料、染料等，因此工業(yè)廢水中經(jīng)常含有苯酚，不同工廠制造 業(yè)工業(yè)廢水中苯酚的含量也會(huì)有差異，對(duì)環(huán)境都造成了不同程度的污染。苯

18、酚不僅具有致畸、致癌、致突變等潛在的毒性，還對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)有很大損害， 高濃度苯酚還可以引發(fā)神經(jīng)性病變，且其作用范圍特別廣，幾乎對(duì)所有生物 都有毒性，因此研究炭基材料對(duì)苯酚的吸附性能的影響對(duì)處理低濃度本分含 量的工業(yè)廢水有很大的經(jīng)濟(jì)效益。2. 實(shí)驗(yàn)材料及其處理2.1 實(shí)驗(yàn)材料伐材木屑、黃沙2.2 主要試劑和儀器2.2.1 主要試劑苯酚化學(xué)純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司氨水化學(xué)純上海博奧生物科技有限公司4- 氨基安替比林化學(xué)純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司鐵氰化鉀化學(xué)純國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司2.2.2 主要儀器DHG-9246 A 型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司AL-204 電子分析天平（0.

19、0001g )梅特勒 - 托利多儀器有限公司SHA-B 恒溫振蕩器國(guó)華企業(yè)可見(jiàn)分光光度計(jì)上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司粉碎機(jī)馬弗爐2.3 伐材木屑的處理實(shí)驗(yàn)材料為伐材木屑取伐材木屑 500g 在 60烘干 2-3h ，烘干后取出用粉碎 機(jī)粉碎，過(guò) 20 目篩，獲取均勻的木屑，備用。2.4 炭化1. 分別稱取伐材木屑 10g 于蒸發(fā)皿中，編號(hào)為 1，2， 3， 4， 5，蓋上濾 紙片，再將黃沙填滿蒸發(fā)皿剩余空間，置于馬弗爐中炭化，設(shè)置炭化溫度分 別為 300、 400、 500、 600、 700，炭化時(shí)間均為 3h. 再分別稱取 伐材木屑 10g 于蒸發(fā)皿中，編號(hào)為 1，2，3，4， 5，蓋上濾紙片

20、，再將黃沙 填滿蒸發(fā)皿剩余空間，置于馬弗爐中炭化，設(shè)置炭化溫度分別為300，炭化時(shí)間分別為 1h、 2h、3h、4h、5h.2. 到時(shí)間后，將蒸發(fā)皿取出，小心刮去上面的黃沙，去掉灰化的濾紙 片，將灰化的木屑分別裝入塑料袋中并做好標(biāo)記。將塑料袋放入干燥器中， 保持干燥。2.5 所需實(shí)驗(yàn)試劑的配制1. 用電子天平( 0.0001g )準(zhǔn)確稱取 5.0000g 的苯酚溶液，溶解稀釋， 加入到 250mL的容量瓶中，配制成 20mg/mL苯酚溶液。再取 20mg/mL 苯酚溶 液 1mL于 100mL 容量瓶中，加水定容，配制成 200mg/L 的苯酚標(biāo)準(zhǔn)溶液。2. 緩沖溶液 (pH 約為 10) ：

21、稱取 2g 氯化銨 (NH4Cl) 溶于 100mL 氨水中， 加 塞，置于陰暗處保存。3.2%(m/V)4- 氨基安替比林溶液： 稱取 4-氨基安替比林 (C11H13N3O)2g 溶于 水，稀釋至 100mL，置于陰暗處保存。4 8%(m/V)鐵氰化鉀溶液：稱取 8g 鐵氰化鉀 K 3Fe(CN) 6 溶于水，稀 釋至 100mL，置于陰暗處保存。2.6 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作1、取 8 支潔凈的具塞玻璃試管(帶有刻度)，編號(hào)后，按下表進(jìn)行操作最 終所得的溶液。按表 1 進(jìn)行操作。表 1 苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線的溶液編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 815.017.02.55.07.510.012.50.5

22、50.50.50.50.50.50.51.00.51.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.01.0561.00162432404864苯酚溶液( mL) 緩沖溶液( mL) 4- 氨 基 安 替 比 林 溶 液 (mL)鐵氰化鉀溶液 (mL) 苯酚的含量 (mg/L)2 標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液吸光度的測(cè)定將 8 支試管中的溶液混勻后，在 510nm 比色，以 0 號(hào)試管作空白樣，到相應(yīng) 的吸光度度值，如表 2表 2 苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)應(yīng)的吸光度值編號(hào)12345678苯酚含量（ mg/L）016243240485664吸光度值0.000.1930.2980.3940.487

23、0.6000.7080.80003. 標(biāo)準(zhǔn)曲線圖如下3、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析3.1 碳化溫度對(duì)活性炭吸附性能的影響 取碳化相同時(shí)間、不同碳化溫度下的制備好的炭基材料相同的量，吸附相同濃度的苯酚足夠長(zhǎng)的時(shí)間至其達(dá)到飽和，且其他實(shí)驗(yàn)條件完全相同，理 論上根據(jù)飽和吸附量的大小可以反映其吸附性能的好壞。稱取炭基材料的量均為 m=0.1g，苯酚濃度 c=200mg/L，苯酚體積 V=20ml， 吸附溫度均控制在 T=25，碳化時(shí)間 t=3h. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：吸附 3 小時(shí)后，各項(xiàng)數(shù)據(jù)碳化溫度300400500600700吸光度 A0.340.890.390.080.2582782苯酚濃度 C/28.0

24、71.231.97.4220.4-1 mg.L6344飽和吸附量 q /3.432.573.363.853.59mg8854121612圖表 1 碳化溫度對(duì)活性炭吸附性能的影響實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們?cè)?1h,2,h ，3h 三個(gè)時(shí)間點(diǎn)都進(jìn)行了對(duì)苯酚濃度的分析，在吸附兩小時(shí)都差不多飽和了，其中還有幾組一小時(shí)就已經(jīng)達(dá)到飽和， 所以最后我們用的是吸附三小時(shí)的數(shù)據(jù)。根據(jù)上圖顯示，在600時(shí)飽和吸附量最大，即在上述幾個(gè)溫度中600的碳化溫度是伐木鋸末碳化后吸附性能最好的溫度， 400飽和吸附量最小，也就是說(shuō) 400碳化，所得炭基材料 的吸附性能最差， 500和 300時(shí)的吸附量相差不大。3.2 碳化時(shí)間對(duì)炭基

25、材料吸附性能的影響取碳化溫度相同、碳化時(shí)間不同的已制備的炭基材料相同的量，在相同 的實(shí)驗(yàn)條件下吸附相同濃度的苯酚相同的量，至其達(dá)到飽和后測(cè)量飽和吸附 量的大小，飽和吸附量越大，吸附性能越好。碳化溫度 T=600,吸附溫度 t=25 ,炭基材料質(zhì)量 m=0.1g, 苯酚濃度 c=200mg/L ，苯酚體積 V=20ml。實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)如下：碳化時(shí)間1h2h3h4h5h吸光度 A0.130.700.390.550.6331762苯酚濃度 C/10.956.031.944.550.6-1 mg.L97460飽和吸附量 q /3.782.873.363.102.98mg0286128880圖表 2 碳化

26、時(shí)間對(duì)活性炭吸附性能的影響為了確保吸附已達(dá)飽和，我們同樣測(cè)定每隔一小時(shí)測(cè)一次，測(cè)了三次， 最后取反應(yīng) 3h后的數(shù)據(jù)。從上圖可以看出碳化時(shí)間為 1h 時(shí)飽和吸附量最大， 碳化 2h 時(shí)飽和吸附量處于最低谷， 3h 時(shí)在 2h 的基礎(chǔ)上提高很多，隨后碳化時(shí)間越長(zhǎng)吸附越差，所以碳化 1h 時(shí)是制得炭基材料的最佳時(shí)間。3.3 苯酚的初始濃度對(duì)吸附的影響根據(jù)前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)我們可以發(fā)現(xiàn)吸附 3h 炭基材料對(duì)苯酚的吸附早已達(dá)到 飽和，所以我們直接吸附三小時(shí)后測(cè)苯酚濃度，進(jìn)而求出飽和吸附量。取不 同濃度的苯酚， 600下碳化 1h 的炭基材料，在 25條件下對(duì)其吸附 3h, 測(cè) 得數(shù)據(jù)如下：苯酚初始濃度 C /

27、mg.L -180120160200240吸光度 A0.0010.1030.1510.2200.452苯酚濃度 C /-1 mg.L0.447.9812.4217.9036.31飽和吸附量 q / mg1.5912.2402.9513.6423.860圖表 3 苯酚初始濃度對(duì)活性炭吸附性能的影響由上圖可以很明顯發(fā)現(xiàn)，隨著苯酚初始濃度的增加，在 200mg/L 前飽和吸附 量的大小幾乎是直線上升，而到 200mg/L 后增加的相對(duì)較為緩慢，但總體上 認(rèn)識(shí)呈增加的趨勢(shì)，所以，苯酚初始濃度越大，炭基材料對(duì)其吸附的越多。3.4 不同吸附溫度下飽和吸附量隨時(shí)間的變化由于再用吸光光度計(jì)測(cè)苯酚濃度時(shí)，有些濃

28、度太大測(cè)不出，需要稀釋后 進(jìn)行測(cè)量，所以沒(méi)給出原始吸光度數(shù)據(jù)。取碳化時(shí)間為600，碳化時(shí)間為1h 的炭基材料均 0.1g ，分別在 25， 30。 35， 40， 45下吸附濃度 為 200mg/L 的相同量的苯酚，測(cè)得吸附量隨時(shí)間的變化關(guān)系如下吸溫 附度 時(shí) 間 量25 303540455min1.6392.3240.6061.5380.48810 min2.3262.9411.0522.2221.43215 min2.7033.1921.3922.6071.92620 min2.9413.3821.6672.852.24130 min3.2293.562.0693.1592.52750 m

29、in3.4963.7192.563.4482.5670 min3.6723.7892.8573.5892.57990 min3.7033.8333.053.6732.5934.05 0 5 0 5 03 3 2 2 1 1 gm/q量附吸和飽20 4060 80 100吸附時(shí)間 t / min50502334圖表 4 不同吸附溫度條件下 , 吸附量隨時(shí)間的變化從上圖可以看到，在 30時(shí)飽和吸附量最大， 45時(shí)飽和吸附量最小， 從飽和吸附量的大小來(lái)看，基本上符合溫度越低炭基材料對(duì)苯酚的吸附效果 越好的趨勢(shì)， ，在苯酚濃度較大時(shí)吸附速率很快，歲吸附的時(shí)間越長(zhǎng)，吸附 速度越來(lái)越慢，這也明顯反映出了苯

30、酚濃度越大，吸附越快這一特點(diǎn)，與上 面研究苯酚初始濃度對(duì)吸附的影響這一實(shí)驗(yàn)的結(jié)果相一致。就上圖圖形看， 炭基材料對(duì)苯酚的吸附與準(zhǔn)二級(jí)速率方程t/qt 1/k2q2 t/q2相似，k2 是吸附平衡速率常數(shù)， q2 是平衡吸附量，因此我們以時(shí)間 t 為橫坐標(biāo)，以 t/qt 為 縱坐標(biāo)作圖后，得到了五條線近似直線。說(shuō)明炭基材料對(duì)苯酚的吸附過(guò)程可 以用準(zhǔn)二級(jí)方程進(jìn)行描述。4、實(shí)驗(yàn)結(jié)論綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們得出著這樣的結(jié)論; 用廉價(jià)的木屑制作炭基材料時(shí)，加熱溫度為 600，加熱時(shí)間為 1h 可以得到吸附性能相對(duì)來(lái)說(shuō)很好的 炭基材料。炭基材料吸附苯酚時(shí)苯酚的濃度越大，同樣的吸附劑對(duì)其吸附的 越好，而且溫度也對(duì)吸附有很大影響，一方面溫度影響吸附速度的快慢，另 一方面，它還影響飽和吸附量的大小，在考慮實(shí)驗(yàn)操作的影響后，炭基材料 對(duì)苯酚的吸附速度隨溫度的升高而降低，并且飽和吸附量也隨溫度升高而減 小，因此在具體應(yīng)用時(shí)， 應(yīng)考慮盡量降低操作溫度以讓其吸附效果達(dá)到最好。5. 總結(jié) 在本次試驗(yàn)中我們組的人一直保持著積極樂(lè)觀的心態(tài)，隨屢遭失敗