1. 研究目的与意义
活性炭又称活性炭黑。
是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳,其最主要的性能是吸附性,它与活性炭的孔隙结构有关。
微孔的比表面积和比容积均很大。
2. 国内外研究现状分析
活性炭自20世纪初投入商业应用以来,新产品和新方法不断涌现,产量不断提高,应用领域不断拓展。我国活性炭的大规模发展是在20世纪80年代以后开始的。1978年我国活性炭的产量只有14000 t/a,到了2003年达到220000 t/a左右,超过美国,居世界第一位。
我国对活性炭吸附离子的研究比比皆是,如吉林攀枝花学院讲师刘延慧对铅离子吸附的研究,铅离子在活性炭上的吸附属单分子层吸附 该吸附过程属于物理吸附和化学吸附并存的物理运动过程,只要金属铅离子充分接触活性炭表面并进入空隙内部就能有效地被吸附但当吸附达一定时间后吸附运动基本达到一种动态平衡。其主要用活性炭吸附处理模拟含铅废水研究不同条件对活性炭吸附溶液中铅离子的影响。还有武汉工程大学化工与制药学院的周玉新教授采用静态实验法研究了D001 树脂吸附铁离子的反应机理,在实验条件下分别用朗格缪尔( Langmiur)和弗伦德利希( Freundlich) 等温吸附模型分析了D001树脂对铁离子的吸附热力学过程.结果显示:Langmuir方程有更高的相关性,能够更好地拟合树脂吸附铁离子的过程.热力学函数G<0表明D001树脂吸附铁离子过程能够自发进行;H>0表明离子交换过程为吸热过程,S>0表明吸附过程的熵变是增大的.准二级动力学模型能够很好拟合D001树脂吸附铁离子的过程并且其相关系数在0.99以上,树脂对铁离子的吸附过程主要速率控制过程为颗粒扩散.
国外的研究也十分普遍,如马里加大学的化学工程学院的J. Bedia, R. Ruiz-Rosas, J教授在一研究中通过用磷酸化功能化的活性炭作为异丙胺脱水反应的催化剂对其进行动力学的研究。利用酸活碳作为异丙胺丙烯的选择性催化脱水的催化剂。酸活化碳是通过活性炭与磷酸的化学活化直接制得,即生成磷酸化功能化活性炭,不需要通过活性炭表面的化学氧化将酸表面组织在补充阶段进行合并,并且研究了催化脱水的异丙胺在不同活化条件和表面氧组织时的影响。还有,莫斯科某大学的V. Lugo-Lugo教授研究了生物吸附对三价铁离子跟铬离子的单一及二元的吸附及其预处理等。3. 研究的基本内容与计划
研究内容:1、活性炭的表面功能化;
2、功能化的活性炭的表征,如bet,xps,nh3-tpd等
3、活性炭的实际应用。
4. 研究创新点
本实验用含有磷酸根的活性炭即磷酸功能化的活性炭对铁离子进行吸附,并研究其相应特性,比较具有新颖性。
除此之外,其还有着设备方法比较简单,占地面积小,操作容易,效果稳定,处理后废水可循环使用,可再生使用,吸附效果比较明显的优点,而用高分子树脂吸附,由于铁离子和树脂有强吸附作用,树脂难于再生,容易引起发生树脂铁离子中毒,价格高。
