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【研究】油豆(Ugba或Ukpaka)和蜗牛壳制备活性炭的制备与表征(三)

发布日期:2018-10-07 16:16 来源:活性炭网 作者:活性炭网 浏览数:

表61: Snail壳的Mn吸附在800℃下碳化并用HCl活化。 C o (mg / l) C e (mg / l) q e (mg / g) E(%) logq e logC e 1 / q e 1 / C e 75.05 70.38 0.05 6.2 -1.3010 1.8474 20.0000 0.0142 114.69 109.40 0.05 4.6 -1.3010 2

表61: Snail壳的Mn吸附在800℃下化并用HCl活化。

o(mg / l) e(mg / l) e(mg / g) E(%) logq e logC e 1 / q e 1 / C e
75.05 70.38 0.05 6.2 -1.3010 1.8474 20.0000 0.0142
114.69 109.40 0.05 4.6 -1.3010 2.0390 20.0000 0.0091
135.24 128.37 0.07 5.1 -1.1549 2.1085 14.2857 0.0078
145.14 133.88 0.11 7.8 -0.9586 2.1267 9.0909 0.0075
147.28 140.76 0.07 4.4 -1.1549 2.1485 14.2857 0.0071

表62:通过Snail壳在800℃下化并用H 3 PO 4活化的Mn吸附

o(mg / l) e(mg / l) e(mg / g) E(%) logq e logC e 1 / q e 1 / C e
75.05 67.89 0.07 9.5 -1.1549 1.8318 14.2857 0.0147
114.69 109.48 0.05 4.5 -1.3010 2.0393 20.0000 0.0091
135.24 121.36 0.14 10.2 -0.8539 2.0841 7.1429 0.0082
145.14 136.55 0.09 5.9 -1.0458 2.1353 11.1111 0.0073
147.28 146.75 0.01 0.4 -2.0000 2.1666 100.0000 0.0068

表63:通过在800℃碳化并用H 2 SO 4活化的Snail壳的Mn吸附

S / N AC型 方程 R2 ñ KF
1 NiOBAC 600°C HCl Y = -0.064x-0.205 0.603 15.6 1.6
2 Ni OBAC 600°CH 2 SO 4 Y = -0.077x-0.247 0.693 12.9 1.8
3 Ni OBAC 600°CH 3 PO 4 Y = -0.524x + 0.203 0.901 1.91 1.6
4 Ni OBAC 800°C HCl Y = -0.881x + 0.402 0.739 1.14 2.5
Ni OBAC 800°CH 2 SO 4 Y = -0.074x-0.465 0.001 13.5 2.9
6 Ni OBAC 800°CH 3 PO 4 Y = -0.881x + 0.402 0.739 1.14 2.5
7 Cd OBAC 600°C HCl Y = -1.723x + 1.729 0.917 0.58 53.6
8 Cd OBAC 600°CH 2 SO 4 Y = -0.881x + 0.402 0.739 1.14 2.5
9 Cd OBAC 600°CH 3 PO 4 Y = -1.586x + 1.634 0.999 0.63 43.1
10 Cd OBAC 800°C HCl Y = -1.325x + 1.114 0.815 0.75 13.0
11 Cd OBAC 800°CH 2 SO 4 Y = -4.274x + 5.882 0.934 0.23 7.6x10 5
12 Cd OBAC 800°CH 3 PO 4 Y = -0.570x + 0.045 0.022 1.75 1.1
13 Pb OBAC 600°C HCl Y = -0.881x + 0.402 0.739 1.14 2.5
14 Pb OBAC 600°CH 2 SO 4 Y = 1.243x-3.190 0.388 0.80 1.5
15 Pb OBAC 600°CH 3 PO 4 Y = 1.745x-3.681 0.727 0.57 4.7x10 3
16 Pb OBAC 800°C HCl Y = 0.224x-3.190 0.939 4.46 2.2
17 Pb OBAC 800°CH 2 SO 4 Y = 0.034x-0.319 0.089 29.4 2.1
18 Pb OBAC 800°CH 3 PO 4 Y = 0.216x-0.383 0.985 4.63 2.4
19 Mn OBAC 600°C HCl Y = 2.394x-5.693 0.422 0.42 4.9x10 5
20 Mn OBAC 600°CH 2 SO 4 Y = -0.031x-1.195 0.001 32.3 15.7
21 Mn OBAC 600°CH 3 PO 4 Y = -0.624x-2.281 0.132 1.6 191
22 Mn OBAC 800°C HCl Y = -0.349x + 0.307 0.826 2.87 2.0
23 Mn OBAC 800°CH 2 SO 4 Y = -0.487x + 0.524 0.479 2.05 3.3
24 Mn OBAC 800°CH 3 PO 4 Y = -0.220x-0.012 0.366 4.55 1.0

表64:油豆活性炭的Freundlich吸附等温线常数。

S / N AC型 方程 2 ñ f
1 Ni SSAC 600°C HCl Y = -1.440x + 0.944 0.057 0.69 8.8
2 Ni SSAC 600°CH 3 PO 4 Y = -0.934x + 0.285 0.098 1.07 1.9
3 Ni SSAC 600°CH 2 SO 4 Y = -4.309x + 6.011 0.710 0.23 1.0×10 6
4 Ni SSAC 800°C HCl Y = -3.636x + 4.919 0.927 0.28 8.2×10 4
Ni SSAC 800°CH 3 PO 4 Y = 2.648x-5.995 0.455 0.38 9.8×10 5
6 Ni SSAC 800°CH 2 SO 4 Y = -1.832x + 1.847 0.175 0.55 70.3
7 Pb SSAC 600°C HCl Y = 0.346x-1.040 0.085 2.89 11.0
8 Pb SSAC 600°CH 3 PO 4 Y = 0.299x-1.121 0.131 3.34 13.2
9 Pb SSAC 600°CH 2 SO 4 Y = -0.387x-0.331 0.341 2.58 2.1
10 Pb SSAC 800°C HCl Y = 1.375x-3.300 0.555 0.73 1995.3
11 Pb SSAC 800°CH 3 PO 4 Y = -0.200x-0.906 0.031 5 8.1
12 Pb SSAC 800°CH 2 SO 4 Y = 0.511x-2.196 0.031 1.96 157.0
13 Cd SSAC 600°C HCl Y = 0.750x-2.879 0.001 1.33 756.8
14 Cd SSAC 600°CH 3 PO 4 Y = -7.042x + 10.58 0.188 0.14 3.8×10 10
15 Cd SSAC 600°CH 2 SO 4 Y = -9.019x + 13.86 0.301 0.11 7.2×10 13
16 Cd SSAC 800°C HCl Y = -5.162x-7.266 0.817 0.19 1.8×10 7
17 Cd SSAC 800°CH 3 PO 4 Y = -8.562x + 13.05 0.890 0.12 1.1×10 13
18 Cd SSAC 800°CH 2 SO 4 Y = 4.88wx-10.14 0.048 0.20 1.3×10 10
19 Mn SSAC 600℃HCl Y = -1.222x + 1.149 0.563 0.82 14.1
20 Mn SSAC 600°CH 3 PO 4 Y = 0.099x-0.079 0.457 10.10 1.2
21 Mn SSAC 600°CH 2 SO 4 Y = 0.051x-0.048 0.099 19.61 1.1
22 Mn SSAC 800°C HCl Y = -1.221x + 0.986 0.273 0.82 9.7
23 Mn SSAC 800°CH 3 PO 4 Y = 0.776x-2.768 0.456 1.29 586.1
24 Mn SSAC 800°CH 2 SO 4 Y = -1.097x + 0.981 0.109 0.91 9.6

表65:蜗牛壳活性炭的Freundlich吸附等温线常数。

S / N AC型 方程 2 Q 0 b(l / mg) L.
1 NiOBAC600°CHCL Y = -1.181x + 2.562 0.249 0.8467 0.460 0.032
2 NiOBAC600°CH 2 SO 4 Y = -0.707x + 2.224 0.477 1.4144 0.320 0.045
3 NiOBAC600°CH 3 PO 4 Y = -30.75x + 45.216 0.861 0.0330 5.895 0.003
4 NiOBAC800°CHCL Y = -83.78x + 14.88 0.213 0.0120 5.600 0.003
NiOBAC800°CH 2 SO 4 Y = 3.005x + 3.746 0.000 0.3300 0.800 0.018
6 NiOBAC800°CH 3 PO 4 Y = -287.9x + 16.26 0.82 0.0035 17.70 0.0008
7 Cd OBAC600°CHCL Y = -392.0x + 24.60 0.657 0.0026 15.90 0.001
8 Cd OBAC600°CH 2 SO 4 Y = -0.205x + 2.208 0.440 4.9000 0.090 0.162
9 Cd OBAC600°CH 3 PO 4 Y = -314.7x + 17.19 0.993 0.0032 18.30 0.0009
10 Cd OBAC 800°CHCL Y = -219.6x + 19.34 0.490 0.0046 11.40 0.002
11 Cd OBAC 800°CH 2 SO 4 Y = -3067x + 91.90 0.717 0.00033 3.300 0.008
12 Cd OBAC 800°CH 3 PO 4 Y = 2.351x + 2.142 0.348 0.4000 1.100 0.005
13 Pb OBAC 600°CHCL Y = 565.4x-1.306 0.706 0.0018 432.9 0.00004
14 Pb OBAC 600°CH 3 PO 4 Y = 617.8x-9.650 0.385 0.0016 64.00 0.0003
15 Pb OBAC 600°CH 2 SO 4 Y = 628.9x + 1.756 0.250 0.0016 570.7 0.00003
16 Pb OBAC 800°CHCL Y = 0.374x + 1.677 0.885 2.7000 0.200 0.080
17 Pb OBAC 800°CH 3 PO 4 Y = 0.536x + 1.756 0.950 1.9000 0.300 0.055
18 Pb OBAC 800°CH 2 SO 4 Y = 0.000x + 2.241 0.004 0.000 0.000 0.000
19 Mn OBAC 600°CHCL Y = 1748x-7.473 0.319 0.00057 233.9 0.00002
20 Mn OBAC 600°CH 3 PO 4 Y = 467.2x + 6.811 0.066 0.0021 68.60 0.00009
21 Mn OBAC 600°CH 2 SO 4 Y = -121.8x + 19.63 0.008 0.0082 6.200 0.001
22 Mn OBAC 800°CHCL Y = -12.26x + 2.594 0.892 0.0820 4.700 0.001
23 Mn OBAC 800°CH 3 PO 4 Y = -1.940x + 3.125 0.168 0.5000 0.600 0.011
24 Mn OBAC 800°CH 2 SO 4 Y = -54.86x + 3.502 0.355 0.0180 15.70 0.0004

表66:油豆活性炭的Langmuir吸附等温线常数。

Langmuir等温线的本质特征可以用称为分离因子[ 19 ] 的无量纲平衡参数(R L)表示,其定义为:

L = 1 /(1 + bCo)

其中b =朗缪尔常数,Co是最高的初始金属浓度(mg / l)。

L的值表示等温线的类型是不利的(R L > 1),线性的(R L = 1),有利的(0 <R L <1)或不可逆的(R L = 0)。

用于在OBAC上吸附Ni,Pb,Cd和Mn的Langmuir等温模型通常具有低的测定系数(表66)。它表明Langmuir等温线图在大多数情节中都不合适。虽然测定系数较低,但Langmuir等温线(分离因子)R L的基本特征表明除了Pb / OBAC / 800℃/ H 2 SO 4具有零分离因子和等温线时,等温线都是有利的。这意味着等温线是不可逆的(R L = 0)[ 19 ]。

Langmuir吸附常数通常较高,表明活性炭具有较强的吸附强度和良好的吸附能力。从观察来看,两个Langmuir等温线常数似乎在大多数OBAC类型中具有反比关系,除了它们中的少数几个。表67中,它是蜗牛壳活性炭的Langmuir等温模型常数的总结,表明它们通常与大多数R 2的配合性差。与OBAC不同,低于0.500。虽然吸附容量常数Q°非常低,但Langmuir吸附能量非常高。这进一步证实了先前在来自蜗牛壳活性炭吸附实验的数据的Langmuir图中观察到的反比关系。尽管Langmuir图的拟合较差,但考虑到分离因子是吸附是有利的,这是Langmuir图的基本特征(0 <R L <1)。

S / N AC型 方程 2 Q 0 b(l / mg) L.
1 Ni SSAC 600°CHCL Y = -45697x + 126.7 0.072 0.00020 36.30 0.00041
2 Ni SSAC 600°CH 3 PO 4 Y = -1429x + 46.75 0.259 0.00070 30.60 0.0004
3 Ni SSAC 600°CH 2 SO 4 Y = -1041x + 222.1 0.551 0.000099 45.20 0.00033
4 Ni SSAC 800°C HCL Y = -4098x + 105.2 0.800 0.00024 39.00 0.00038
Ni SSAC 800°CH 3 PO 4 Y = 3221x-33.24 0.414 0.00031 96.90 0.00015
6 Ni SSAC 800°CH 2 SO 4 Y = -8905x + 41.38 0.029 0.00011 215.2 0.00006
7 Pb SSAC 600°C HCL Y = 16.52x + 3.212 0.029 0.06000 5.100 0.0034
8 Pb SSAC 600°CH 3 PO 4 Y = 25.74x + 4.1 0.060 0.03900 6.300 0.0028
9 Pb SSAC 600°CH 2 SO 4 Y = -80.44x + 11.16 0.356 0.01200 7.200 0.0024
10 Pb SSAC 800°C HCL Y = 772.0x-6.385 0.451 0.00130 120.9 0.00014
11 Pb SSAC 800°CH 3 PO 4 Y = -263.2x + 25.59 0.105 0.00380 10.30 0.0017
12 Pb SSAC 800°CH 2 SO 4 Y = 560.5x + 14.49 0.031 0.00180 38.70 0.0005
13 Cd SSAC 600°C HCL Y = 2840x-9.943 0.002 0.00035 28.50 0.00006
14 Cd SSAC 600°CH 3 PO 4 Y = 17.79x + 29.67 0.011 0.05600 0.600 0.0282
15 Cd SSAC 600°CH 2 SO 4 Y = -28105x + 586.2 0.393 0.000036 47.90 0.0004
16 Cd SSAC 800°C HCL Y = -10378x + 240.5 0.622 0.000096 43.20 0.0004
17 Cd SSAC 800°CH 3 PO 4 Y = -27913x + 582.5 0.852 0.000035 47.90 0.00036
18 Cd SSAC 800°CH 2 SO 4 Y = -2544x + 110.3 0.001 0.00039 23.10 0.0008
19 Mn SSAC 600°CHCL Y = -225.1x + 40.33 0.172 0.00440 5.600 0.0012
20 Mn SSAC 600°CH 3 PO 4 Y = 0.428x + 0.857 0.813 2.33640 0.500 0.0134
21 Mn SSAC 600°CH 2 SO 4 Y = 0792x + 0.870 0.415 1.36200 0.900 0.0075
22 Mn SSAC 800°C HCL Y = -5124x + 86.68 0.217 0.00020 59.10 0.0001
23 Mn SSAC 800°CH 3 PO 4 Y = 1086x + 5.604 0.478 0.00092 193.8 0.00004
24 Mn SSAC 800°CH 2 SO 4 Y = -4793x + 74.7 0.152 0.00021 64.20 0.00010

表67: Snail Shell活性炭的Langmuir吸附等温线常数。

用于Langmuir吸附等温线常数的Anova

对产生的所有类型的活性炭的可靠性因子(R 2),Langmuir吸附容量Q°和Langmuir吸附强度进行方差分析(ANOVA)
对于OBAC,R 
2和Q° 的相关性显示它们之间没有统计学上的显着关系,因此对于R 2和b 也是如此(sig = 0.446,0.755,P> 0.05)。
对于Q°和b,相关性为负且无意义。对于SSAC,Q°和R 
2的ANOVA 显示没有显着关系,
但是对于b和Q°的配对样品T检验显示负相关,表明随着b增加,Q°减小。
b和R 
2之间的T检验显示出正的显着相关性。

用于Freundlich吸附等温线常数的Anova

对于协会Obac,方差分析表明,有R的无显著关系2和n,但R的一个显著关系2和KF。配对样品T检验显示R 2和n之间存在正相关关系,
但在R 
2和K f之间以及n和K f之间没有显着关系。2和n 的相关性显示出显着的负相关(r = -0.545,P <0.05),表明随着R 2值的增加,n的值增加。在K f和R 2之间
没有显着的相关性。
对于SSAC,anova和R 2的相关性
和n,K f和R 2以及K f和n,对于配对样本T检验没有显着的关系,在R 2和n 之间存在显着的关系

图17显示了在不同温度下通过油豆作为活性炭前体的热解产生的焦炭样品的SEM图像。比较在两个温度(600℃和800℃)下产生的焦炭样品的SEM图像,
可以看出碳表面上的孔隙发展在孔隙中是相似的,并且孔隙也不均匀分布。 。
在600℃下碳化产生的孔比其对应物更多,但在800℃下具有比600℃碳更大的孔径。
综观
图18可以看出,用酸活化碳产生了更多的微孔,同时扩大了碳化过程中产生的初始孔。在活化后,孔隙均匀分布,特别是对于那些在600℃碳化但具有粗糙表面的那些(图19)。
蜗牛壳活性炭的SEM照片显示没有可见的孔。这可能是由于存在诸如焦油
杂质,其可能堵塞由壳产生的孔,这抑制了孔结构的发展(图20)。
表68显示了所生产的碳的孔体积。在所有类型的碳中,活性炭的孔体积大于未活化的碳。活性炭具有良好的孔体积,这表明除Snail Shell活性炭外具有良好的吸附能力。

活性炭类型 孔容(m 3 / g)
OBAC 600°C 3.9×10 -5
OBAC 800°C 3.5×10 -5
OBAC 600°C HCl 2.9×10 -5
OBAC 600°CH 2 SO 4 2.4×10 -5
OBAC 600°CH 3 PO 4 2.6×10 -5
OBAC 800°C HCl 2.9×10 -5
OBAC 800°CH 2 SO 4 2.5×10 -5
OBAC 800°CH 3 PO 4 2.5×10 -5
SSAC 800°C 7.9×10 -6
SSAC 600°C HCl 6.2×10 -6
SSAC 600°CH 3 PO 4 7.1×10 -6
SSAC 600°CH 2 SO 4 7.3×10 -6
SSAC 800°C HCl 6.7×10 -6
SSAC 800°CH 3 PO 4 6.9×10 -6
SSAC 800°CH 2 SO 4 6.8×10 -6

表68:活化和未活化碳的孔体积。

环境的分析 - 化学-SEM图像,蜗牛

图20:蜗牛壳的SEM图像在600℃和800℃下碳化并用酸活化。

观察到的油豆活性炭孔体积趋势为OBAC / 600°C / H 2 SO 4 > OBAC / 800°C / H 2 SO 4 = OBAC / 800°C / H 3 PO 4 > OBAC / 800°C /盐酸=协会Obac / 600℃/ HCl中。
对于花生种子活性炭是PNAC / 800°C / H 
3 PO 4 = PNAC / 800°C / H 2 SO 4 > PNAC / 800°C / HCl> PNAC / 600°C / H 3 PO 4 = PNAC / 600 °C / H 2 SO 4 > PNAC / 600℃/ HCl。
对于Palm Kernel Shell,它是PKAC 600°C HCl> PKAC / 600°C / H 
2 SO 4 > PKAC / 600°C / H 3 PO 4= PKAC / 800℃/ HCl = PKAC / 800℃/ H 3 PO 4 = PKAC / 800℃/ H 2 SO 4
对于Snail Shell活性炭,它是SSAC / 600°C HCl> SSAC / 800°C / HCl> SSAC / 800°C / H 
2 SO 4 > SSAC / 800°C / H 3 PO 4 > SSAC / 600°C / H 3PO 4 > SSAC / 600℃/ H 2 SO 4
较大的孔体积有利于从水性介质中除去较大的
重金属表68)。

结论

这些研究结果表明,可以从油豆壳,花生籽,棕榈仁壳和蜗牛壳中制备活性炭,可以有效地用于工业废水的处理。
前体在世界的这些地区很常见,并且它们很便宜,因为它们是消费产生的废物。
对不同前体的近似分析表明它们在废水处理中是有效的
因为它们可以很容易地均匀化成细颗粒和粉末,并使其具有大的吸附表面积。
在两种实验温度下活化后,前体具有良好的百分比产率。所产生的活性炭对工业废物显示出良好的吸附能力。
FTIR分析表明存在于活性炭表面的化学键重组。这可能归因于活性炭表面上存在氧原子。
对于活性炭对重金属的吸附百分比,在600℃碳化的油脂是吸附Ni和Cd的较好吸附剂,但对于Pb和Mn,在800℃碳化的油更好。
对于蜗牛壳活性炭,观察到类似的结果,Pb,与不吸附Snail Shell活性炭的Ni相比,600℃碳化的Cd和Mn吸附效果更好。
观察到那些用H活化的碳
3 PO 4在大多数生产的活性炭中是更好的吸附剂,与重金属无关,其次是用HCl活化的那些,
而用H 
2 SO 4活化的那些是最少的。实验吸附数据与Freundlich等温模型吻合良好,远优于Langmuir等温模型,表明异质性表面能量,
给出活动部位的指数分布。
在大多数活性炭类型中,吸附强度大于1,表明有利的吸附。吸收能力也是如此。这一事实由分离因子RL的值支持。
ANOVA表明,在几乎所有产生的活性炭类型中,可靠性因子(R 
2)和Langmuir常数之间存在正相关关系所以它也是Freundlich等温常数,
除了它们中的少数。
几乎所有活性炭类型中的化学活化过程对孔发展都有很大的影响,如活化前后所示的AC孔体积所示。

(责任编辑:活性炭网)
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