论文部分内容阅读
头孢氨苄是一种被广泛使用的抗生素,被发现残留于多个地区的水环境中,危及生态健康,对其治理很有必要。高介孔率活性炭具有发达的孔隙结构,是一种优良的吸附剂,但从文献报道来看,已有活性炭对头孢氨苄的吸附量较低,难以达到深层去除的效果,因此开发出对头孢氨苄具有高吸附性能的活性炭具有现实意义。长柄扁桃(Amygdalus pedunculata Pall.)是一种经济治沙树种,其壳质硬、含碳量高、杂质少且表面具有大量气孔,有利于活化剂的渗入,可用于高吸附性能活性炭的制备。本论文以长柄扁桃壳为原料,分别采用水蒸气活化法和化学活化法制得四种不同的高介孔率活性炭,研究对比了其对头孢氨苄的吸附性能,并进一步改性,探讨了改性方法对活性炭吸附头孢氨苄的影响,以期为工业生产提供参考价值,具体研究如下:1.采用水蒸气活化法制得高介孔率长柄扁桃壳活性炭。考察了炭化温度、活化温度、活化时间、水蒸气用量对活性炭碘及亚甲基蓝吸附值和产率的影响,得出的最佳工艺条件为:炭化温度600℃,炭化时间60 min,活化温度850℃,活化时间60 min,水蒸气与炭化料的质量比值为6,此时制得活性炭(AC-H850)的比表面积为1127 m2/g,介孔率为60.9%,等电点为6.76。该研究为高介孔率活性炭的制备提供了一种新途径。2.采用化学活化法制得高介孔率长柄扁桃壳活性炭。分别以KOH、Zn Cl2和H3PO4为活化剂,考察了在不同浸渍比时,活化温度对活性炭碘及亚甲基蓝吸附值和产率的影响,并对最优活性炭(分别记为AC-K4,900、AC-Zn1.5,600和AC-P2,400)的比表面积和等电点进行表征。结果表明:AC-K4,900、AC-Zn1.5,600和AC-P2,400的比表面积分别为1665 m2/g,1810 m2/g,1688 m2/g,介孔率分别为68.8%,57.0%,81.1%,等电点分别为5.61,4.56,2.98。3.研究了四种活性炭对头孢氨苄的吸附性能,包括对影响因素的考察、吸附动力学和吸附等温线的分析。结果表明:AC-H850、AC-K4,900、AC-Zn1.5,600和AC-P2,400对头孢氨苄均有较好的吸附性能,并且孔容积越大,介孔率越高,表面含氧酸性官能团越少,越有利于头孢氨苄的吸附;吸附至24 h时基本达平衡;吸附量受溶液离子强度、pH和温度的的影响;吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线与Langmuir模型拟合度较高;四种活性炭对头孢氨苄的最大饱和吸附量依次是:AC-K4,900(389.11 mg/g)>AC-H850(292.39 mg/g)>AC-Zn1.5,600(199.60 mg/g)>AC-P2,400(149.03 mg/g),前两种均大于文献报道值,综合经济投入和生态效益来看,AC-H850是一种更优良的吸附剂。4.分别采用HNO3和Fe(NO3)3对活性炭进行改性,并研究了改性方法对头孢氨吸附性能的影响。结果表明:经HNO3改性后,各活性炭对头孢氨苄的吸附能力变弱;经Fe(NO3)3改性后,AC-H850对头孢氨苄的吸附量基本未变化,AC-K4,900、AC-Zn1.5,600和AC-P2,400的吸附容量分别提高了8.2%,52.7%和53.2%,都可作为头孢氨苄的高效吸附剂。