CN103861563A - 臭氧与微波联合改性蔗渣活性炭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了臭氧与微波联合改性蔗渣活性炭的方法。方法是在臭氧发生器中加入水、蔗渣活性炭，和碱性物质，进行臭氧氧化反应后在微波反应器中进行微波反应得到臭氧与微波联合改性蔗渣活性炭。与现有技术相比本发明优点：（1）这种改性方法会不会产生环境污染且能耗低。（2）与常规气固相反应表面修饰方法相比，该方法改性蔗渣活性炭不会造成质量损失。（3）用本发明的方法改性的蔗渣活性炭，具有良好的吸附性能，重金属吸附容量较大，比常规改性方法的蔗渣活性炭的吸附量多近三到五成。
Description
技术领域
本发明涉及活性炭改性技术领域，具体是臭氧与微波联合改性蔗渣活性炭的方法。
背景技术
近年来，重金属污染越来越严重，已经日益影响人民的生命和健康安全。因此，研究高效的重金属治理技术已是一个刻不容缓的课题。目前重金属的治理采用吸附法，它的工艺简单、去除效果好、效果稳定，对环境不产生或很少产生二次污染，且吸附材料来源广泛、价格较低廉、尤其适用于大流量低污染物含量的去除，重复使用倍受人们关注，现已成为研究热点。
吸附剂是吸附法的核心，其性能决定了吸附法治理水体重金属离子污染的的效率。目前主要应用于吸附净化重金属污染水体的吸附剂是活性炭。蔗渣活性炭是利用甘蔗渣经过碳化、活化后制成比表面积大的材料，但目前它对重金属离子的吸附容量不高。国内外的研究者就尝试对蔗渣活性炭进行改性。传统的液固相反应进行表面修饰，主要采用HNO3、H2SO4和H2O2等液固相反应的表面改性以增加碳表面的含氧官能团，虽然能使活性炭表面的含氧基团增多，但这种改性方法会导致严重环境污染且能耗高；第二种改性方法是应用气固相反应进行表面修饰，以增加碳表面的含氧官能团，主要包括应用空气热氧化或O3氧化改性活性炭。气固相反应应用O3或空气热氧化改性活性炭虽然增加活性炭表面的含氧基团，但活性炭的烧失率相当严重，可高达50%～90%左右。因此寻找一种高效、清洁的改性方法是研制高比表面积、高吸附容量蔗渣活性炭吸附剂的关键。
发明内容
本发明的目的在于提供一种臭氧与微波联合改性蔗渣活性炭的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
臭氧与微波联合改性蔗渣活性炭的方法包括如下步骤：
1.在臭氧发生器中加入水、蔗渣活性炭，和碱性物质，进行臭氧氧化反应，反应中臭氧的浓度为3-100mg/L，臭氧化气体流量为10-200ml/min,反应时间为1-30min，水体温度15℃-40℃，氢氧化钠或碳酸氢钠的浓度为0.01mol/L-5mol/L，臭氧氧化反应结束后，将反应产物过滤、干燥得到改性蔗渣活性炭固体颗粒。
2将步骤1中得到的改性蔗渣活性炭固体颗粒放入微波反应器中，辐射时间为1-30min，功率为40-800w，微波反应结束，得到臭氧与微波联合改性的蔗渣活性炭。
上述微波反应器为石英管。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
（1）这种改性方法会不会产生环境污染且能耗低。
（2）与常规气固相反应表面修饰方法相比，该方法改性蔗渣活性炭不会造成质量损失。
（3）用本发明的方法改性的蔗渣活性炭，具有良好的吸附性能，重金属吸附容量较大，比常规改性方法的蔗渣活性炭的吸附量多近三到五成。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例对本发明作进一步地描述。
实施例1
臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭的方法，包括如下步骤：
1.在臭氧发生器中加入水、蔗渣活性炭，和碱性物质，进行臭氧氧化反应，反应中臭氧的浓度为3mg/L，臭氧化气体流量为10ml/min,反应时间为1min，水体温度15℃，氢氧化钠的浓度为0.01mol/L，臭氧氧化反应结束后，将反应产物过滤、干燥得到改性蔗渣活性炭固体颗粒。
2.将步骤1中得到的改性蔗渣活性炭固体颗粒放入微波反应器中，辐射时间为1min，功率为40w，微波反应结束，得到臭氧与微波联合改性的蔗渣活性炭。
表1
表1为臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭对重金属吸附容量和酸改蔗渣活性炭对重金属的吸附容量的比较（吸附环境温度为20℃），表中数据显示臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭对重金属吸附容量比酸改蔗渣活性炭对重金属的吸附容量大，说明臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭吸附重金属效果好于酸改蔗渣活性炭的吸附效果。
实施例2
臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭的方法，包括如下步骤：
1.在臭氧发生器中加入水、蔗渣活性炭，和碱性物质，进行臭氧氧化反应，反应中臭氧的浓度为15mg/L，臭氧化气体流量为30ml/min,反应时间为10min，水体温度15℃，氢氧化钠的浓度为0.1mol/L，臭氧氧化反应结束后，将反应产物过滤、干燥得到改性蔗渣活性炭固体颗粒。
2.将步骤1中得到的改性蔗渣活性炭固体颗粒放入微波反应器中，辐射时间为15min，功率为150w，微波反应结束，得到臭氧与微波联合改性的蔗渣活性炭。
表2
表2为臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭对重金属吸附容量和酸改蔗渣活性炭对重金属的吸附容量的比较（吸附环境温度为20℃），表中数据显示臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭对重金属吸附容量比酸改蔗渣活性炭对重金属的吸附容量大，说明臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭吸附重金属效果好于酸改蔗渣活性炭的吸附效果
实施例3
臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭的方法，包括如下步骤：
1.在臭氧发生器中加入水、蔗渣活性炭，和碱性物质，进行臭氧氧化反应，反应中臭氧的浓度为25mg/L，臭氧化气体流量为40ml/min,反应时间为15min，水体温度15℃，碳酸氢钠的浓度为0.1mol/L，臭氧氧化反应结束后，将反应产物过滤、干燥得到改性蔗渣活性炭固体颗粒。
2.将步骤1中得到的改性蔗渣活性炭固体颗粒放入微波反应器中，辐射时间为20min，功率为200w，微波反应结束，得到臭氧与微波联合改性的蔗渣活性炭。
表3
表3为臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭对重金属吸附容量和热氧化改性蔗渣活性炭对重金属的吸附容量的比较（吸附环境温度为20℃），表中数据显示臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭对重金属吸附容量比热氧化改性蔗渣活性炭对重金属的吸附容量大，说明臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭吸附重金属效果好于热氧化改性蔗渣活性炭的吸附效果。
实施例4
臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭的方法，包括如下步骤：
1.在臭氧发生器中加入水、蔗渣活性炭，和碱性物质，进行臭氧氧化反应，反应中臭氧的浓度为40mg/L，臭氧化气体流量为50ml/min,反应时间为20min，水体温度25℃，氢氧化钠的浓度为0.1mol/L，臭氧氧化反应结束后，将反应产物过滤、干燥得到改性蔗渣活性炭固体颗粒。
2.将步骤1中得到的改性蔗渣活性炭固体颗粒放入微波反应器中，辐射时间为20min，功率为250w，微波反应结束，得到臭氧与微波联合改性的蔗渣活性炭。
表4
表4为臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭对重金属吸附容量和热氧化改性蔗渣活性炭对重金属的吸附容量的比较（吸附环境温度为20℃），表中数据显示臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭对重金属吸附容量比热氧化改性蔗渣活性炭对重金属的吸附容量大，说明臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭吸附重金属效果好于热氧化改性蔗渣活性炭的吸附效果。
实施例5
臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭的方法，包括如下步骤：
1.在臭氧发生器中加入水、蔗渣活性炭，和碱性物质，进行臭氧氧化反应，反应中臭氧的浓度为100mg/L，臭氧化气体流量为300ml/min,反应时间为30min，水体温度40℃，氢氧化钠的浓度为05mol/L，臭氧氧化反应结束后，将反应产物过滤、干燥得到改性蔗渣活性炭固体颗粒。
2.将步骤1中得到的改性蔗渣活性炭固体颗粒放入微波反应器中，辐射时间为30min，功率为800w，微波反应结束，得到臭氧与微波联合改性的蔗渣活性炭。
表5
表5为臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭对重金属吸附容量和热氧化改性蔗渣活性炭对重金属的吸附容量的比较（吸附环境温度为20℃），表中数据显示臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭对重金属吸附容量比热氧化改性蔗渣活性炭对重金属的吸附容量大，说明臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭吸附重金属效果好于热氧化改性蔗渣活性炭的吸附效果。
液相臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭和未改性蔗渣活性炭的比表面比较如表6所示，本发明改性的蔗渣活性炭BET比表面积相比于普通酸改性和热氧化所制备的蔗渣活性炭均有较大的增大。本发明制备的蔗渣活性炭BET比表面积为630.7m2·g-1，较普通酸改性和热氧化所制备的蔗渣活性炭的BET面积分别增大了了13％和5％，说明：本发明方法能有效地促进蔗渣活性炭比表面的增大，从而使其对重金属离子具有最好的吸附性能。
表6
(注：a SBET为BET比表面积；由N2吸附等温线测得；)
液相臭氧和微波联合改性蔗渣活性炭和未改性蔗渣活性炭的含氧官能团含量的比较如表7所示，本发明改性的蔗渣活性炭表面含氧官能团相比于普通酸改性和热氧化所制备的蔗渣活性炭均有较大的增大。本发明制备的蔗渣活性炭表面含氧官能团含量为62%，较普通酸改性和热氧化所制备的蔗渣活性炭的表面含氧官能团分别增大了了38％和29％，说明：本发明方法能有效地促进蔗渣活性炭表面含氧官能团含量增大，从而使其对重金属离子具有最好的吸附性能。
表7
Claims (2)
1.臭氧与微波联合改性蔗渣活性炭的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）在臭氧发生器中加入水、蔗渣活性炭和碱性物质，进行臭氧氧化反应，反应中臭氧的浓度为3-100mg/L，臭氧化气体流量为10-200ml/min,反应时间为1-30min，水体温度15℃-40℃，氢氧化钠或碳酸氢钠的浓度为0.01mol/L-5mol/L，臭氧氧化反应结束后，将反应产物过滤、干燥得到改性蔗渣活性炭固体颗粒；
（2）将步骤（1）中得到的改性蔗渣活性炭固体颗粒放入微波反应器中，辐射时间为1-30min，功率为40-800w，微波反应结束，得到臭氧与微波联合改性的蔗渣活性炭。
2.根据权利要求1所述的臭氧与微波联合改性蔗渣活性炭的方法，其特征在于所述微波反应器为石英管。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101462041A (zh) * | 2008-11-17 | 2009-06-24 | 中国石油大学(华东) | 脱除汽油中噻吩类化合物的活性炭改性材料及制备、应用方法 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101462041A (zh) * | 2008-11-17 | 2009-06-24 | 中国石油大学(华东) | 脱除汽油中噻吩类化合物的活性炭改性材料及制备、应用方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| HUNG-LUNG CHIANG ET AL.: "The surface characteristics of activated carbon as affected by ozone and alkaline treatment", 《CHEMOSPHERE》, vol. 47, 31 December 2002 (2002-12-31), pages 257 - 265 * |
| 何小超等: "活性炭臭氧化改性及其对噻吩的吸附热力学和动力学", 《石油学报（石油加工）》, vol. 24, no. 4, 31 August 2008 (2008-08-31), pages 426 - 432 * |
| 谢志刚等: "活性炭的制备及其应用进展", 《工业水处理》, vol. 25, no. 7, 31 July 2005 (2005-07-31) * |
| 马双忱等: "微波改性活性炭用于烟气脱硫脱硝的实验研究", 《燃料化学学报》, vol. 38, no. 6, 31 December 2010 (2010-12-31), pages 739 - 744 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111905691A (zh) * | 2020-06-01 | 2020-11-10 | 农业部沼气科学研究所 | 一种生物质炭的快速氧化改性方法及其产品和应用 |
| CN114377653A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-22 | 农业部沼气科学研究所 | 一种活性炭表面含氧官能团的定向快速修饰方法 |
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