炭基材料的制備

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)過馬沸爐在無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的溫度對(duì)炭基材料吸附性能

2、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)用木材綜合利用率是衡量一個(gè)國家林產(chǎn)工業(yè)水平的重要標(biāo)志，我國年伐

3、木材 約5000多萬立方米，其中約有4 0 經(jīng)制材加工 ，這其中有l(wèi)0左右的木材變成木屑，困此我國年產(chǎn)木屑量約相當(dāng)200萬立方米木材，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 ，其中有的在我國己得到較廣泛的應(yīng)用 。近幾年，我國對(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 材供需矛盾的一項(xiàng)重要措施，不同部門針對(duì)各自的應(yīng)用實(shí)際開發(fā)成功許多利用 鋸術(shù)屑的新產(chǎn)品，如果

4、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的大孔，孔的形狀也是各式各樣，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)過程之中. 按照IUPAC的規(guī)定,微孔是直徑為02 nm的孔,中孔是直徑為250

5、 nm的孔,而大孔是直徑為大于50nm的孔。其比表面積為3002500m2gu“，外觀為黑色無定型粉末或顆粒狀。活生炭中微孔對(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？簡而言之，活性炭的制作分碳化及活化兩步。1、 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)無機(jī)鹽溶解處理后再碳化?；钚蕴吭牧辖?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

6、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衔铩?2、 活性炭半成品進(jìn)行活化?；罨窃谟醒趸瘎┑淖饔孟?，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)，一般用空氣做氧化劑。對(duì)于活化過程所起的作用，目前只有大致的理解。在活化過程中，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簦鹆藬U(kuò)大孔隙的作用，并把孔隙與孔隙之

7、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)。 3、 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，有些是用來凈水的，有些是用來凈化空氣的，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

8、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

9、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、自來水凈化、污水處

10、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)

11、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，ACF)活性炭纖維是近年來發(fā)展起來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50%的碳原子位于內(nèi)外表面，

12、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

13、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孔隙結(jié)構(gòu)控制和表面化學(xué)改性來滿足對(duì)特定物質(zhì)的高效吸附轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)?？紫督Y(jié)構(gòu)控制ACF通常適用于氣相和液相低分子量分子(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?？讖秸{(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

14、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)；通過氣相氧化和液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)過大孔和中孔就可直接擴(kuò)散到

15、微孔上吸附；大多數(shù)孔都直接開口于表面，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(Activated Coke)活性焦是一種常見的炭基材料，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)該說活性焦是一種低比表面積活性炭，其比表面積一般為150400m2gu7J，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。活性焦是優(yōu)質(zhì)的吸附劑，它吸附能力強(qiáng)，化

16、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)，尤其是近年來國際范圍內(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)，它又克服了活性炭價(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極大的便利，因此對(duì)炭基材料的吸附性能進(jìn)行

17、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

18、4-氨基安替比林 化學(xué)純 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司鐵氰化鉀 化學(xué)純 國藥集團(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（0.0001g） 梅特勒- 托利多儀器有限公司SHA-B 恒溫振蕩器 國華企業(yè)可見分光光度計(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

19、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，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1

20、mL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)：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。 48%(m/V)鐵氰化鉀溶液：稱取8g鐵氰化鉀K3Fe(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)12345678苯酚溶液（mL）緩沖溶液（

21、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)00.51.01.002.50.51.01.0165.00.51.01.0247.50.51.01.03210.00.51.01.04012.50.51.01.04815.00.51.01.05617.50.51.01.0642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）吸光度值00.000160.193240.298320.394400.487480.600560.708640.

22、8003.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A0.3480.8920.3970.0880.252苯酚濃度C/ mg.L-128.0671.2331.947.4220.

23、44飽和吸附量q / mg3.43882.57543.36123.85163.5912圖表 1碳化溫度對(duì)活性炭吸附性能的影響 實(shí)驗(yàn)過程中，我們?cè)?h,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

24、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A0.1330.7010.3970.5560.632苯酚濃度C/ mg.L-110.9956.0731.9444.5650.60飽和吸附量q / mg3.78022.87863.36123.10882.9880圖表 2碳化時(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

25、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 / mg.L-180120160200240吸光度A0.0010.1030.1510.2200.452苯酚濃度C / mg.L-10.447.9812

26、.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)，有些濃度太大測(cè)不出，需要稀釋后進(jìn)行測(cè)量，所以沒給出原始吸光度數(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2

27、00mg/L的相同量的苯酚，測(cè)得吸附量隨時(shí)間的變化關(guān)系如下溫度吸附量時(shí)間25303540455min1.6392.3240.6061.5380.48810 min2.3262.9411.0522.2221.43215 min2.7033.1921.3922.6071.92620 min2.9413.3821.6672.852.24130 min3.2293.562.0693.1592.52750 min3.4963.7192.563.4482.5670 min3.6723.7892.8573.5892.57990 min3.7033.8333.053.6732.593 圖表 4不同吸附溫度條件

28、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，吸附速度越來越慢，這也明顯反映出了苯酚濃度越大，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。說明炭基材料對(duì)苯酚的吸附過程可以用準(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)來說很好的炭基材料。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觀的心態(tài)，隨屢遭失敗，但有了王運(yùn)老師的指點(diǎn)，加上小組成員的無間配合，分工合作時(shí)大家