（环境工程专业论文）改性ac和acf净化odcb的研究.pdf

摘要 摘要 邻二氯苯( o r t h od i c h l o r o b e n z e n e ，o d c b ) 是一种常见有机化合物，作为一种 常用的有机溶剂，广泛应用于染料、医药、橡胶、农业、涂料轻工等工业，同时也一 种常见的工业制造过程中所形成的有机中间体，无色，容易挥发而导致大气污染。可 通过皮肤、眼睛、吸入、食入等途径进入生物体，出现呼吸道刺激、头痛、头晕、眼 花，焦虑、麻醉作用，空气中最高容许浓度为5 0 p p m ，高浓度时可引起严重中毒，长 期吸入引起肝肾损害。目前，针对高浓度的o d c b ，我国广泛应用的物治理技术主 要是吸附法，通过吸附法可以回收有机溶剂，达到资源的重复利用。 本论文对活性炭( a c t i v a t e dc a r b o n ，a c ) 、活性炭纤维( a c t i v a t e dc a r b o nf i b e r ， a c f ) 进行改性，制备新的高效吸附剂。如：h 2 0 2 ，k o h ，k m n 0 4 ，c u c h ，c o c h 改性，制备出一系列的改性活性吸附剂。利用固定吸附床进行吸附性能评价，研究不 同改性方法对吸附效果的影响。考察改性过程中不同的改性工艺参数对所得活性吸附 剂吸附o d c b 性能的影响。并且用l a n g m u i r 、f r e u n d l i c h 和t e m k i n 等温线方程拟 合改性吸附剂吸附o d c b 的数据，使用w e b e r - m o r r i s 方程、l a n g m u i r 速率方程和 e l o v i c h 方程分别拟合动力学数据，分析其吸附机理。最后通过傅立叶红外光谱仪 ( f t i r ) 扫描对其进行表面化学分析。 实验结果表明，改性后的a c 和a c f 对o d c b 的吸附性能都有提高，其中 3 0 h 2 0 2 改性效果最佳，其o d c b 吸附量提高了3 3 3 和2 8 8 ，其穿透时间增加 了7 5 和5 0 。o 1 m o l l k o h 改性效果最佳，其0 d c b 吸附量提高了6 3 7 5 和 5 5 7 9 ，穿透时间增加了1 5 0 和7 5 。0 0 8 m o l l k m n 0 4 改性效果最佳，其o d c b 吸附量提高了5 1 8 8 和5 2 0 1 ，穿透时间增加了1 2 5 和7 5 。o 1 m o l l c u c h 、c o c l 2 改性效果最佳，其o d c b 吸附量分别提高了3 4 1 0 和3 3 3 3 ，3 8 9 0 和3 6 1 3 ， 穿透时间分别增加了1 0 0 和5 0 ，1 2 5 和6 7 。 热力学实验结果表明，改性前后的a c 和a c f 对o d c b 的吸附均遵守l a n g m u i r 等温吸附方程，可知其吸附过程属于原位单分子层吸附。通过l a n g m u i r 预测各改性 吸附剂的q m 表明经过改性后的a c h 2 0 2 、a c k o h 、a c k m n 0 4 、a c c u c l 2 、a c c o c l 2 表面的吸附穴位数量均有很大的提高。动力学实验结果表明：改性前的a c 和a c f 对0 d c b 的吸附均遵守w e b e r - m o r r i s 方程，说明其吸附由内扩散控制；改性后的吸 广东工业大学硕士学位论文 附后的a c x 和a c f - x 对o - d c b 的吸附均遵守e l o v i c h 方程，说明其吸附由化学吸 附控制。通过f t i r 表征结果可以看出，改性后的各吸附剂对o - d c b 的吸附发生了化 学吸附。 关键词：活性炭，活性炭纤维，邻二氯苯，等温方程，动力学方程，f t i r l i a b s t r a c t a bs t r a c t o r t h o d i c h l o r o b e n z e n ei sak i n do fc o m m o no r g a n i cc o m p o u n d s a sak i n do f c o m m o no r g a n i cs o l v e n t ，i tw a sw i d e l yu s e di nt h ed y e ，m e d i c i n e ，r u b b e r , a g r i c u l t u r e ， c o a t i n gl i g h ti n d u s t r y a n do t h e ri n d u s t r i e s i ti sa l s oak i n do fc o m m o no r g a n i c i n t e r m e d i a t e sr o o ti np r o c e s so fi n d u s t r i a lm a n u f a c t u r i n g ，a c h r o m a t i cc o l o u r , e a s yt o v o l a t i l ea n dl e a dt oa i rp o l l u t i o n o - d c bh a sr e s p i r a t o r yi r r i t a t i o n , h e a d a c h e ，a p p e a r d i z z i n e s s ，v e r t i g o ，a n x i e t y , n a r c o t i ce f f e c t sa n ds oo n , b yw h i c hc a u s e dw a y so ft h r o u g ht h e s k i n ，e y e s ，i n h a l e d ，e a t i n gi n t ot h eb i o l o g y , t h em a x i m u ma l l o w e dc o n c e n t r a t i o no fo - d c b i s5 0p p mi nt h ea i r , h i g hc o n c e n t r a t i o nc a l lc a u s es e v e r ep o i s o n i n g ，l o n g t e r mi n h a l e d 0 - d c bc o u l dc a u s el i v e ra n dk i d n e yd a m a g e d a tp r e s e n t ，a d s o r p t i o nm e t h o dw a sw i d e l y a p p l i e df o rt r e a t m e n to fv o l a t i l eo r g a n i cp o l l u t a n t sw i t hh i g hc o n c e n t r a t i o ni no u rc o u n t r y , a n de n t e r p r i s e sc a l lu t i l i z ea d s o r p t i o nm e t h o dt or e c y c l eo r g a n i cs o l v e n tf o rr e u s eo f r e s o u r c e s o nt h eb a s i so fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a ll i t e r a t u r er e v i e wi nt h i sp a p e r , n e we f f i c i e n t a b s o r b e n tw a sp r e p a r a t e df r o mm o d i f i c a t i o no fa c t i v a t e dc a r b o na n da c t i v a t e dc a r b o n f i b e r s u c ha s ：h 2 0 2 ，k o h ，n 0 4 ，c u c l 2 ，c o c hm o d i f i c a t i o n , as e r i e so fm o d i f i e d a b s o r b e n t sa c t i v i t yw e r eo b t a i n e d u s e df i x e da d s o r p t i o nb e df o re v a l u a t i n ga d s o r p t i o n p e r f o r m a n c e ，a n ds t u d i e de f f e c to fa d s o r p t i o nc a u s e db yt h e d i f f e r e n t m o d i f i c a t i o n m e t h o d s e f f e c to fm o d i f i c a t i o np r o c e s sp a r a m e t e r so na d s o r p t i o no fo d c bi nt h ep r o c e s s o fm o d i f i c a t i o nw a ss t u d i e d a n a l y z e dt h ea d s o r p t i o nm e c h a n i s mb yu s i n gl a n g m u i r , f r e u n d l i c ha n dt e m k i ni s o t h e r me q u a t i o nf i t t i n gt h em o d i f i e da d s o r b e n to f0 - d c bd a t a r e s p e c t i v e l ya n du s ew e b e r - m o r r i se q u a t i o n ，l a n g m u i rr a t ee q u a t i o na n de l o v i c he q u a t i o n f i t t i n gk i n e t i c sd a t ar e s p e c t i v e l y f i n a l l y , s u r f a c ec h e m i c a la n a l y s i sw a ss t u d i e db yf o u r i e r t r a n s f o r mi n f r a r e ds p e c t r o s c o p y ( r r i r ) t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a t ：a d s o r p t i o np e r f o r m a n c eofo d c bo na c - xa n d a c f xh a db e e ni m p r o v e d h 2 0 2b e s tm o d i f i e dc o n d i t i o n sw a s3 0 ，o - d c ba d s o r p t i o n c a p a c i t yh a db e e ni n c r e a s e d3 3 3 a n d2 8 8 ，i t sb r e a k t h r o u g ht i m eh a db e e ni n c r e a s e d 7 5 a n d5 0 ；k o hb e s tm o d i f i e dc o n d i t i o n sw a s0 1m o i l ，0 一d c ba d s o r p t i o nc a p a c i t y h a db e e ni n c r e a s e d6 3 7 5 a n d5 5 7 9 ，i t sb r e a k t h r o u g ht i m eh a db e e ni n c r e a s e d15 0 a n d7 5 ；k m n 0 4b e s tm o d i f i e dc o n d i t i o n sw a so 0 8 m o l l ，0 - d c ba d s o r p t i o nc a p a c i t y h a db e e ni n c r e a s e d51 8 8 a n d5 2 01 ，i t sb r e a k t h r o u g ht i m eh a db e e ni n c r e a s e d12 5 i i ! 广东工业大学硕士学位论文 a n d7 5 ；c u c ha n dc o c l 2b e s tm o d i f i e dc o n d i t i o n sw a s0 1m o f l ，0 一d c ba d s o r p t i o n c a p a c i t yh a db e e ni n c r e a s e d3 4 10 a n d3 3 3 3 ，3 8 9 0 和3 6 13 ，i t sb r e a k t h r o u g ht i m e h a db e e ni n c r e a s e d1 0 0 a n d5 0 ，1 2 5 a n d6 7 t h et h e r m o d y n a m i c se x p e r i m e n t a lr e s u l t ss h o wt h a t ：a d s o r p t i o no f0 d c bo n a d s o r b e n t sw a sc o m p l i e dw i t ht h el a n g m u i ra d s o r p t i o ni s o t h e r me q u a t i o nb e f o r ea n da f t e r t h em o d i f i c a t i o n , i n d i c a t i n gt h a tt h ea d s o r p t i o np r o c e s sw a si ns i t us i n g l em o l e c u l el a y e r a b s o r p t i o n q mo ft h em o d i f i e da d s o r b e n t st h r o u g hl a n g m u i rf o r e c a s ts h o wt h a t ：s u r f a c e a d s o r p t i o no fa c u p u n c t u r ep o i n t so fa c xa n da c f xa l eg r e a t l yi m p r o v e d t h ek i n e t i c e x p e r i m e n t sr e s u l t ss h o wt h a t ：a d s o r p t i o no fo d c bo na ca n da c fw e r ec o m p l i e dw i t h t h ew e b e r - m o r r i se q u a t i o n , i n d i c a t i n gt h a tt h ea d s o r p t i o nw a sc o n t r o l l e db yt h ei n t e r n a l d i f f u s i o n ；a d s o r p t i o no f0 - d c bo na c - xa n da c f - xw e r ec o m p l i e dw i t ht h ee l o v i c h e q u a t i o n , i n d i c a t i n gt h a t t h e a d s o r p t i o nw a sc o n t r o l l e db yt h ec h e m i s o r p t i o n s f t i r s p e c t r o s c o p y r e s u l t ss h o wt h a t ：a d s o r p t i o no f0 - d c bo na c - xa n da c f xh a d c h e m i s o r p t i o n k e yw o r d s ：a c t i v a t e dc a r b o n ；a c t i v a t e dc a r b o nf i b e r ；o r t h od i c h l o r o b e n z e n e ； i s o t h e r m a le q u a t i o n s ；d y n a m i c se q u a t i o n s ；f t i r 课题来源 课题来源 本论文受国家自然科学基金项目( n o 4 0 9 7 1 2 5 1 ) 和广东省科技计划项目( n o 2 0 0 8 b 0 3 0 3 0 2 0 4 5 ) 资助，特此感谢 c o n t e n t s i i 自= 兽= = _ 目j _ _ 盲e 目= = j = 目鲁= = = 昌= 目日e = = ! = = = = = = = = = e e ! = = = ! 目喜| 墨! ! ! ! g g e 詈自目目皇e ! ! ! ! 自自皇鼍 co n t e n t s a b s t r a c ti nc h i n e s e i a b s t r a c ti ne n g l i s h i i i c o n t e n t si nc h i n e s e 。v c o n t e n t si ne n g l i s h v i i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n do f t h et o p i c ”1 1 2r e s e a r c ha d v a n c eo f t h et o p i c 2 1 2 1c u r r e n tr e s e a r c ho na d s o r p t i o nm e t h o d 2 1 2 2c u r r e n tr e s e a r c ho na ca n da c fm o d i f i e db ym e t a l 5 1 2 3g a s s o l i da b s o r p t i o nt h e o r yr e s e a r c hp r o g r e s s 8 1 3p u r p o s e ，s i g n i f i c a n c ea n dc o n t e n to f t h i st o p i c 10 1 3 1p u r p o s eo f t h i st o p i c 1 0 1 3 2s i g n i f i c a n c eo f t h i st o p i c 11 1 3 3c o n t e n to f t h i st o p i c 1 1 c h a p t e r2e x p e r i m e n ta n da n a l y s i sa p p r o a c h 1 2 2 1e x p e r i m e n ts e t u pa n dp r o c e d u r e 1 2 2 1 1e x p e r i m e n ts e t u p 1 2 2 1 2e x p e r i m e n tp r o c e d u r e ”1 3 2 2e x p e r i m e n t a lm a t e r i a l sa n dm e t h o d s 1 3 2 2 1e x p e r i m e n tr e a g e n t 1 3 2 2 2e x p e r i m e n ta p p a r a t u sa n de q u i p m e n t 1 4 2 2 3e x p e r i m e n tc o n d i t i o na n do p e r a t i o n 15 2 3s t a n d a r dc u r v ed e t e r m i n a t i o n 17 2 4p r e p a r a t i o no f a d s o r b e n t s 18 2 5a c t i v i t ye v a l u a t i o n 1 9 2 6a d s o r p t i o na n a l y s i sa n dc a l c u l a t i o n 19 v u 广东工业大学硕士学位论文 c h a p t e r 3e x p e r i m e n t a ls t u d yo fo - d c ba d s o r p t i o n 2 1 3 1f i x e db e dr e a c t o rs p a c ee x p e r i m e n t 2 1 3 2o d c ba d s o r p t i o ne x p e r i m e n to f a c xa n da c f x 2 2 3 2 1h 2 0 2m o d i f i e d 2 3 3 2 2k o hm o d i f i e d 2 4 3 2 3s u p p o r t e dm e t a lm o d i f i e d 2 5 3 3c h a p t e rs u m m a r y 2 9 c h a p t e r4e q u i l i b r i u me x p e r i m e n t a ls t u d yo f o d c ba d s o r p t i o n 3 0 4 1a d s o r p t i o ne q u i l i b r i u me x p e r i m e n to f o d c bo na ca n da c f 3 2 4 2a d s o r p t i o ne q u i l i b r i u me x p e r i m e n to f o - d c bo na c xa n d a c f - x 3 4 5 2 1a d s o r p t i o ne q u i l i b r i u me x p e r i m e n to fo - d c b o na c - x 3 4 5 2 2a d s o r p t i o ne q u i l i b r i u me x p e r i m e n to fo d c bo na c f - x 3 7 4 3c h a p t e rs u m m a r y 3 9 c h a p t e r 5d y n a m i c se x p e r i m e n t a ls t u d yo fo d c ba d s o r p t i o n 4 1 5 1d y n a m i c se x p e r i m e n t a ls t u d yo fo - d c bo na ca n da c f ”4 2 5 2d y n a m i c se x p e r i m e n t a ls t u d yo fo - d c bo na c xa n da c f x 4 4 5 2 1d y n a m i c se x p e r i m e n t a ls t u d yo fo - d c bo n a c x 4 4 5 2 2d y n a m i c se x p e r i m e n t a ls t u d yo fo d c bo na c xa n da c f - x ”4 6 5 3c h a p t e rs u m m a r y 4 9 c h a p t e r6a d s o r b e n tc h a r a c t e r i z a t i o n 5 0 6 1c h a r a c t e r i z a t i o no f a c fa n da c f xb e f o r ea d s o r b0 - d c b 5 0 6 2c h a r a c t e r i z a t i o no f a c fa n da c f xa f t e ra d s o r bo d c b 5 1 6 3c h a p t e rs u m m a r y 5 4 c o n e l u s i o n 5 5 r e f b r e n c e s 5 7 p u b l i c a t i o n sd u r i n gm a s t e rp e r i o d 6 3 i n n o v a t i o ns t a t e m e n t 6 4 a u t h o r i z a t i o ns t a t e m e n t 6 4 a c k n o w l e d g e m e n t s 6 5 v i i i 第一章绪论 1 1 本课题研究背景 第一章绪论 随着全球经济的快速发展和人口数量的剧增，给环境带来的压力越来越大。各种 环境问题层出不穷，它们直接或间接地影响生态系统平衡，影响人类的生存和发展。 其中大气污染物是污染生活环境和自然环境的一个不可忽略重要的因素。对于挥发性 有机污染物( v o l a t i l eo r g a n i cc o m p o u n d s ，v o c s ) 的治理尤其值得关注。本课题来源 于广东省科技计划项目( n o 2 0 0 8 8 0 3 0 3 0 2 0 4 5 ) “活性半焦替代活性炭治理v o c s 的 工业应用 的延续，同时受国家自然科学基金项目( n o 4 0 9 7 1 2 5 1 ) 资助。 氯苯类化合物是一类重要挥发性有机化合物，主要应用于氯碱化工及制药行业。 在使用过程中容易随废气排入大气中，是一类疏水及持久性有机污染物，由于其容易 在含脂肪丰富的组织中蓄积，且大多具有致癌、致畸、致突变性，会抑制神经中枢， 麻醉肌肉，是优先控制的污染物之一，也因此被很多国家列入环境优先控制污染物或 者“黑名单 之中。 利用活性炭进行有机废气治理的研究时间较长，对在活性炭表面进行比较常见的 烃类吸附的研究已较为成熟。俞筱筱【l 】等利用活性炭可逆吸附脱附能力，采用固定床 吸附实验，测定了不同进气质量浓度下甲苯废气经活性炭柱吸附后出气质量浓度随时 间变化的曲线，并用色谱理论的流出曲线方程解释吸附缓冲现象、关联实验结果，对 活性炭柱的缓冲效果进行预测。结果表明：活性炭对有机废气质量浓度的动态变化有 着较好的缓冲调节作用，随着进气质量浓度的降低，缓冲效果越明显。李守信1 2 1 采用 活性炭纤维吸附回收装置处理含苯废气。对处理系统、工艺流程、系统运行参数以及 运行安全保障作了具体的叙述。c v a g n e r t 3 j 采用活性炭和炭纤维进行甲醇气相静态吸 附，结合吸附动力学和等温线的数据研究了有关的扩散问题，发现温度与表面化学性 质、中孔率、孔隙微结构对其吸附动力学有影响。而对取代烃类的研究较少，基本上 都是不经过改性直接拿来吸附，得到的吸附结果不够理想，纪利俊对氯苯在活性炭 固定床中的吸附动力学行为进行了研究，结果表明，吸附温度对氯苯在活性炭中的吸 附量有较大影响，3 0 c 时吸附量达到最大值，此时的平衡吸附量是o 1 0 1 9 氯苯儋活性 炭。李洪美等【s 】通过a c f 的表面化学改性来改变a c f 表面官能团的属性，调整a c f 广东工业大学硕士学位论文 的极性，并赋予其功能化，实现a c f 对不同分子的吸附需要。活性炭表面改性的主 要方法包括：氧化改性、还原改性、负载金属改性及负载表面活性剂改性等1 6 1 。姜良 艳【7 】对活性炭负载金属锰氧化物，并采用液相法吸附甲醛，测得结果显示负载锰氧化 物后的活性炭对甲醛的吸附量比原料活性炭的甲醛吸附量提高了2 3 倍。用x 射线光 电子能谱( x p s ) 和傅立叶变换红外光谱( f t i r ) 对负载锰氧化物活性炭的结构进行了表 征，探讨了其吸附甲醛的机理。k i - j o o n gk i me t a l i s 研究了负载酸碱制备的浸渍型活性 炭( i a c s ) 对苯、甲苯、二甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇的吸附脱附特性，负载量为 1 w t h 3 p 0 4 a c 的活性炭吸附性能最佳，吸附饱和后的活性炭可在3 0 0 0 c 下加热再 生以循环使用。 1 2 本课题的研究进展 1 2 1 吸附法处理有机废气的研究现状及分析 吸附法是指利用吸附剂具有高比表面积，同时固体表面存在分子引力或化学键， 从而对吸附质进行物理吸附和化学吸附( 又称活性吸附) 。吸附法中活性炭的使用最 为广泛，近年来随着活性炭吸附技术的日渐成熟和趋于稳定，国内外专家为寻求一种 效果更好，更为经济的吸附产品和技术。活性炭纤维具有比表面积大，孔径适中，分 布均匀及吸附速度快，而且具有不同的形态等物理特点1 9 1 ，且具有成形性好，耐酸、碱， 电导性与化学稳定性好等化学特点 t o 】，是一种新型的活性炭。这些特点使其在催化领 域中的吸附方面具有独特的性能特征，具有极大的实用开发价值。为了提高活性碳纤 维对特种物质的吸附性能，学者们研究了各种各样的改性方法，其中包括热处理、氨 处理引入含氮官能团、氧化处理引入含氧官能团、化学气相沉积和负载金属等。 1 2 1 1 国内学者对于吸附法处理有机废气的研究现状 杨全红j i l l 等人利用亚硫酸铁对活性炭纤维进行改性，实验证明，经改性后的试样 表面结构发生变化：比表面积减少，表面含氧量增多，乱层石墨碳网平面遭到破坏， 样品的吸氨量和吸苯量均大大增强。钱天才t 一：，利用负载醋酸锌的废触媒为原料，用微 波处理制成活性炭负载氧化锌的复合材料。研究了复合材料对甲醛和t v o c 气体的降 解性能，运用粉末衍射仪、x 射线光电子能谱仪和s e m 扫描电子显微镜表征了材料的 第一章绪论 微观结构和表面特性，结果表明：该复合材料具有发达的孔隙结构，对空气中的有机 挥发物有较高吸附容量，负载的氧化锌呈六方结构，对甲醛具有催化降解作用。符若 文【i 3 】浸泡法制备出了三种单组分金属基活性炭纤维：a c f p d ，a c f p t ，a c f c u ，并将 一定浓度和体积的p d c l 2 和c u ( n 0 3 ) 2 ，p t c l 2 和c u ( n 0 3 ) 2 及c o ( n 0 3 ) 2 和c u ( n 0 3 ) 2 混合双 组分金属基活性炭纤维，用气相色谱等手段对所制金属基活性炭纤维一氧化氮和一氧 化碳的吸附和催化性能进行研究，结果显示，p d 负载量4 1 1 时催化性能最佳，负载 p d 活性炭纤维的总催化转化率很高，甚至达1 0 0 ，而p d c u 活性炭纤维比单组份p d 负载活性炭纤维催化效率更高一些。梅凡民l 等利用b o t h e m 滴定法测定了化学浸渍 处理的活性炭表面酸性含氧官能团浓度，研究表面酸性含氧官能团对甲醛吸附的效 应，研究表明活性炭表面的酚羟基的数量更显著地影响了对甲醛的吸附效果。杨娇萍 u 5 等在活性炭表面浸渍f e 3 + ，利用高温下金属铁对炭c 0 2 气相反应的催化活化作用， 成功地改善了原料炭的孔结构，使其比表面积和吸附性能有了较大的提高。胡将军【1 6 】 等采用溶胶，凝胶法制得含f e 3 + 的t i 0 2 光催化剂，以a c f 作载体，在波长为2 5 4 n m 的 紫外光条件下对甲醛进行吸附和光催化氧化试验，可以达到9 7 以上的净化效率。潘 红艳【1 7 l 通过浸渍法分别将6 种金属离子负载在活性炭表面，应用程序升温脱附技术测 定了苯酚在系列改性活性炭上的脱附活化能，应用软硬酸碱理论分析和讨论了活性炭 表面负载不同金属离子对苯酚脱附活化能的影响。赵丹【l l j 等以a c f 为载体的金属氧化 物催化剂用于n 2 0 分解反应，其活性顺序为k a c f f e a cf c u a c f m g a c f s r a c f a c f ，其中k a c f 的催化活性最为突出，在3 5 0 。c 就可将n 2 0 完全分解。蔡健【1 9 l 等分别用h n 0 3 、n h 3 一n h 4 c l 、h 2 0 2 对活性炭纤维进行表面改性，动 态吸附试验发现用h 2 0 2 改性后对甲醛的吸附效果最佳。纪利俊等 2 0 1 在不同温度下对测 定了活性炭对氯苯的吸附，并用蒸气对其进行了脱附回收，采用动力学模型对实验数 据进行拟合，得到活性炭吸附氯苯的总传质系数和吸附带长度，结果表明：当吸附 温度升高时，总传质系数减小，吸附带长度延长。沈伯雄1 2 1 1 研究了反应温度8 0 - - - 3 0 0 之间，经过硝酸氧化处理的改性活性炭纤维( a c f n ) 负载c e 0 2 ：和m n o x 在以氨气为还 原剂的选择性催化还原( s c r ) 过程中的催化活性，并进行扫描电镜( s e m ) 微观形态分析 和x 射线衍射仪( x r d ) 物相分析。朱) l l t ： j 在目前活性炭改性技术的基础上提出了对活性 炭进行二次改性制取新的吸附材料二次改性活性炭的思路，基于活性炭吸附剂对液相 中重金属离子的吸附机理，增加活性炭表面的特殊官能团，达到提高活性炭吸附液相 3 广东工业大学硕士学位论文 中重金属离子能力的目的。王静等矧利用活性炭表面的羟基与巯基乙酸发生酯化反 应，制备了巯基改性活性炭a c s h ，给活性炭嫁接了2 3 1 m m o l g 的巯基，对一些金属 离子的吸附量大大增加。 1 2 1 2 国外学者对于吸附法处理有机废气的国外研究现状 m 丸l i l l o r o c d e n a se t a f ：l 用c 0 2 活化制备的活性炭研究了孔径分布和表面氧浓 度对活性炭吸附低浓度苯和甲苯( 2 0 0 p p m ) 的性能。其中孔隙率的影响最为显著，降低 活性炭表面的氧浓度，对吸附过程有利，并得到了吸附容量为3 4 9 1 0 0 9 a c ( 苯) 和 6 4 9 1 0 0 9 a c ( 甲苯) 的结果。m o o n 等1 2 s 1 研究了以浸渍法制备负载c o o 的a c f 作为催化 剂，以肼作为还原剂脱除锅炉中的溶解氧，发现其催化效果良好。p a r k 等 2 6 1 对电镀法 制备负载c u 的a c f 脱除n o 进行了研究，表明其n o 去除效果良好。p r z e p i o r s k i 等 1 2 7 】用混合法制备含钾a c f 用于脱除h 2 s 气体，表面含钾a c f 的脱臭性能良好。e w a i ：s 1 等研究表明在已负载c a 2 + 的活性炭表面再负载f e 3 + 可以增加活性炭的中孔孔容。 c l c h u a n ge t a l l 2 9 1 等研究了活性炭物化性质、吸附质种类和环境因子对净化含苯和三 氯甲烷废气的影响，利用l a n g m i u r 模型建立吸附和脱附动力学方程，得出对应的速 率常数和活化能数值，这一模型能很好的可以用于预测该活性炭的等温吸附。 a d u b r a y ，o 】等研究了活性炭形态对v o c 吸附性能的影响，结果表明活性炭表面加载 硅粒子对气液界面的传质面积和气体质量传质系数均无影响，研究还表明固液之间的 质量传递是活性炭吸附性能的潜在影响因素。m s e r e d y c h 等利用多孔共聚物经碳化 制备活性炭，并用h n 0 3 氧化和在h 2 气氛下还原，结果表明：孔径分布、中孔、微 孔、比表面积、改性后活性炭中的表面氧浓度和无机离子性质对活性炭净化有机废气 的性能有较大影响。w i s n i e w s k i , r i ，：】等利用结合二次混合规则的p e n g r o b i n s o n 状态 方程建立v o c 活性炭吸附模型，并研究了压力，温度和吸附剂的结构对活性炭吸附 性能的影响。m p o p e s e ue t a l ，】等在2 3 ( 2 下，研究了活性炭吸附含醋酸丁酯、甲苯、 丁醇的喷漆有机废气，在1 5 0 下采用热空气再生，示差扫描量热法( d s c ) 和程序升 温脱附( t p d ) 对吸附解吸过程的研究表明吸附于活性炭表面上的甲苯和醋酸丁酯转化 为丁醇。m w a l c z y k t j 等在活性炭表面载入z n o 来提高活性炭对二价铅离子的吸附 性能，为了提高z n 2 + 的负载数量，进行了4 次吸附z n c l 2 的平行实验。d a nm u g i s i d i 等 3 7 1 用1 0 、1 5 的乙酸钠处理活性炭，通过物理作用引入羧基的同时也增加了活性 4 第一章绪论 炭表面容易发生离子交换的钠离子，从而提高了活性炭的吸附c u 2 + 的能力。 综上可知，国内外研究者集中于对活性炭进行改性，研究改性前后活性炭物性结 构的变化对吸附性能的影响。虽然用负载金属改性的a c f 来脱除各种杂质的研究较 多，但负载金属改性a c f 用于脱除有机废气的研究还少见报。尤其是在挥发性有机 废气脱除方面的研究。 1 2 2 金属改性活性炭处理有机废气的研究现状 对活性炭进行金属改性是一个重要的研究方向，金属改性是是指金属离子或金属 盐在活性炭的表面上优先吸附，再