棕榈纤维制备新型活性炭纤维及其对水中三氯生的去除研究

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三氯生是一种广谱抗菌剂,属于微污染物的范畴。吸附法因其操作简便、运行稳定,在废水治理和饮用水净化领域得到广泛应用。常用的吸附材料有活性炭、人工合成树脂、天然矿物质吸附材料等。其中,活性炭纤维由于孔隙结构发达、比表面积大、对小分子有机污染物吸附能力强,在水中微污染物的去除领域具有较大的优势。棕榈纤维来源广泛、价格低廉、机械强度高,是制备活性炭纤维的理想原材料,而当前利用棕榈纤维为原料制备活性炭纤维用于去除水中三氯生的研究较少。针对上述研究背景,本文开展活性炭纤维的制备及其对水中三氯生的去除研究,主要研究内容和结论如下:  1、以棕榈纤维为原料,分别以磷酸、氯化锌为活化剂制备活性炭纤维。结果表明两种制备方法可制得高比表面积的活性炭纤维,制备过程中活化剂浓度和炭化温度对活性炭纤维吸附三氯生性能影响较大。以磷酸为活化剂的最佳制备条件为:活化剂浓度25%、炭化温度400℃、活化剂浸渍时间时间36h,制得的活性炭纤维(ACFA)比表面积为1358m2/g,微孔体积为0.539cm3/g;以氯化锌为活化剂的最佳制备条件为:活化剂浓度40%、炭化温度700℃、活化剂浸渍时间36h,所制得的活性炭纤维(ACFB)比表面积为1502m2/g,微孔体积为0.606cm3/g;  2、研究三氯生在上述活性炭纤维上的吸附热力学、动力学和溶液介质条件对吸附的影响。吸附热力学结果表明活性炭纤维对三氯生的吸附是放热过程,是由焓推动的自发过程,以物理吸附为主导,吸附动力学曲线表明其吸附过程更符合准二级动力学方程;溶液介质条件对活性炭纤维吸附三氯生有一定影响,活性炭纤维对三氯生的吸附量随着pH值的增加而逐渐降低,对于活性炭纤维ACFA,吸附三氯生的最佳pH值在3~6之间,对于活性炭纤维ACFB,吸附三氯生的最佳pH值在3~7之间;溶液中金属离子和溶解性有机质对活性炭纤维吸附三氯生影响不大;吸附饱和后的活性炭纤维可以用无水乙醇洗脱或者加热煅烧再生,且再生后的活性炭纤维对三氯生依然保持较好的吸附性能;  3、以活性炭纤维作为光催化剂的载体,将磷酸银负载到活性炭纤维上,研究其对三氯生的光催化降解。结果表明,负载型了磷酸银的活性炭纤维对三氯生的降解可在60分钟内达到平衡,其光催化速率和平衡降解率均优于磷酸银粉末;加入叔丁醇后,材料对三氯生的降解效果下降,说明在光催化降解过程中起主要作用的成分是羟基自由基;负载型了磷酸银的活性炭纤维具有优良的稳定性,循环使用5次后对三氯生仍有较高的降解效率。
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