微米级蜂窝状软木多孔炭的制备及吸附四环素的性能研究

煤炭学报
网络首发时间：2024-08-26 09:35:27

作者

张己召王启航李承禹何丹味
单位

木质材料科学与应用教育部重点实验室木材科学与技术北京市重点实验室北京林业大学材料科学与技术学院
摘要

以工业废弃软木颗粒为原料，KHC2O4为活化剂，采用一步法慢速热解、活化得到具有蜂窝状结构的分级多孔活性炭KHBC，并将其应用于吸附水体中的盐酸四环素（TC）。通过拟合孔隙结构参数与四环素吸附量分析活性炭孔隙与吸附性能的关系，通过静态吸附实验探究初始pH、温度、初始浓度、离子强度等因素对吸附性能的影响，利用SEM、FT-IR等技术对KHBC吸附前后的物理化学结构进行表征，建立活化工艺-软木活性炭孔隙结构-吸附性能间的相关关系。结果表明，活化温度和KHC2O4添加比例的提高对比表面积和总孔体积有积极影响，并促进2～5 nm介孔的形成。比表面积和总孔体积与吸附TC容量间呈较强的线性关系，R2分别为0.9852、0.958，2～5 nm介孔容积与TC吸附容量的R2为0.8388。当活化温度为900℃、活化剂添加比例为5:1时，得到的KHBC5-900比表面积高达2447 m2/g，2～5 nm的介孔明显增多，对水体中TC的吸附效果最好，其呈现微孔-介孔的孔径结构，在45℃时吸附量高达1113.45 mg/g，25℃时吸附量高达961.54 mg/g，5 min即可达吸附总量的85%，1 h可达吸附平衡，是未活化BC-900吸附量（21.25mg/g）的46倍。且吸附能力几乎不受环境pH和离子强度的影响。KHBC5-900对TC的吸附符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，吸附过程是自发和吸热的，吸附机理表明，孔隙填充是主要的吸附机制，同时存在π-π相互作用和氢键相互作用。
关键词

软木KHC2O4活性炭四环素吸附性能
文章目录

1实验
1.1实验材料与仪器
1.2草酸氢钾活化软木多孔炭 (KHBC) 的制备
1.3表征
1.4批量吸附实验
1.5 KHBC5-900的吸附等温线、吸附动力学和热力学
1.5.1 KHBC5-900吸附TC的动力学
1.5.2 KHBC5-900吸附TC的等温吸附
1.5.3 KHBC5-900吸附TC的吸附热力学
2 结果与讨论
2.1 工艺条件对KHBC孔隙结构及微观形貌的影响
2.1.1 活化温度和KHC_(2)O_(4)比例对KHBC孔隙结构的影响
2.1.2 KHC_(2)O_(4)活化对软木活性炭微观形貌的影响
2.2 KHBC对TC的吸附性能
2.2.1 KHBC孔隙结构与TC吸附容量的相关关系
2.2.2 KHBC5-900 对TC的吸附性能
2.2.3 KHBC5-900的吸附动力学
2.2.4 KHBC5-900的吸附等温线
2.2.5 KHBC5-900的吸附热力学
2.2.6 不同吸附剂对TC的吸附性能对比
2.3 吸附机制
3、结论
引用格式

张己召,王启航,李承禹,等.微米级蜂窝状软木多孔炭的制备及吸附四环素的性能研究[J/OL].煤炭学报,1-13[2024-08-26].https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.LC24.0630.
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