有機/無機酸改性蘭炭基活性炭及其對焦化廢水的吸附研究

作者：辛瑩娟,蔣緒,張昭,馮偉帥

摘要：蘭炭因其固定碳和化學活性高,且保留了低變質煤豐富的微孔結構,是一種優質且廉價的活性炭原料。但蘭炭末制成的蘭炭基活性炭具有孔徑分布無序、表面化學性質局限等缺點,限制了其應用效果,而化學法改性可以彌補這一不足。筆者研究對比了無機酸和有機酸改性對蘭炭基活性炭孔隙結構和表面化學性質的影響。常溫下,分別用硝酸、磷酸、草酸和乙酸溶液對水蒸氣活化制備的蘭炭基活性炭進行改性,采用碘吸附試驗、N2吸附/脫附試驗、掃描電子顯微鏡和Boehm滴定等方法考察改性過程對活性炭孔隙結構和表面化學性質的影響,并對焦化廢水進行吸附,分別研究了吸附劑投加量、吸附時間和轉速對吸附效果的影響,用Langmuir和Freundlich模型模擬等溫吸附過程。結果表明:改性后的蘭炭基活性炭表面親和力大的活性點由于受到酸的刻蝕發生了擴孔作用,導致其碘吸附值、比表面積和孔結構參數均降低,又因為活性炭邊緣的高活性碳原子遇酸氧化后會結合氧原子形成含氧官能團,故表面含氧官能團含量升高,且氧化性越強的酸,結合的氧原子越多,硝酸改性后含氧官能團升高最明顯,含量是改性前的2.41倍。焦化廢水吸附試驗表明,經酸改性后的蘭炭基活性炭對焦化廢水的吸附效果明顯優于改性前,其中無機酸改性較有機酸更好,硝酸改性效果最佳,COD去除率比改性前最多可提升31.34%。這是因為焦化廢水中污染物的主要是有較大分子量和分子直徑的有機污染物,而酸改性使蘭炭基活性炭平均孔徑增加,中大孔比例提升,這有利于大分子有機污染物被吸附,而且改性后活性炭表面所增加的含氧官能團也提高了對污染物的親水性和對極性有機物的親和力。等溫吸附試驗表明,318 K條件下,50 mL焦化廢水中加入4 g硝酸改性蘭炭基活性炭吸附90 min后,COD去除率可達86.79%,吸附過程?

發文機構：咸陽職業技術學院能源化工研究所 西安建筑科技大學冶金工程學院

關鍵詞：有機酸無機酸蘭炭基活性炭改性焦化廢水organic acidinorganic acidblue coke-activated carbonmodificationcoking wastewater

分類號： TQ424.1[化學工程]