【正文】 蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院畢業(yè)論文摘 要本論文以蔗糖為原料，經(jīng)H2SO4碳化—氧化和中溫真空干燥等簡(jiǎn)單工藝，制備了一種新型的碳@硅復(fù)合吸附劑（CMSP）。對(duì)其制備條件進(jìn)行了優(yōu)化，用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)、Xray衍射（XRD）、X光電子能譜（XPS）和紅外吸收光譜(FTIR)對(duì)所制備吸附劑、進(jìn)行了表征。研究了CMSP的N2等溫吸附線和脫附線，結(jié)合XPS，F(xiàn)TIR和熒光光譜對(duì)該吸附劑的制備及吸附機(jī)理進(jìn)行了探討，用BET方法和BJH模型考察了其表面積和孔結(jié)構(gòu)。結(jié)合XPS, FTIR 熒光譜圖分析結(jié)果研究了新型碳質(zhì)吸附劑的制備機(jī)理和吸附機(jī)理。研究了該新型新型碳@硅復(fù)合吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能。考察了各種影響因素對(duì)吸附性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶液pH和離子強(qiáng)度對(duì)吸附有很大的影響。動(dòng)力學(xué)研究表明對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，等溫線研究結(jié)果表明新型碳質(zhì)吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附屬于Langmuir吸附模型，計(jì)算了熱力學(xué)參數(shù)。研究了該新型碳@硅復(fù)合吸附劑對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附性能?？疾炝烁鞣N影響因素對(duì)吸附性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶液的pH和溶液中的離子強(qiáng)度對(duì)吸附性能的影響較大。 吸附動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，并計(jì)算了活化熱力學(xué)參數(shù)△G、△S*、△H*、和△E* ，吸附等溫線研究結(jié)果表明對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附屬于S型吸附等溫線，說明對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附是一個(gè)多層物理吸附過程。制備的新型的碳@硅復(fù)合吸附劑具有優(yōu)異的吸附性能，并且制備工藝簡(jiǎn)單，可作為活性炭類吸附劑的廉價(jià)替代品，具有廣泛的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：微硅粉；蔗糖；吸附；亞甲基藍(lán)；Cr(Ⅵ)Cr(Ⅵ)61AbstractThis document reported a novel carbon@microsilica power (CMSP) posite adsorbent. The reported posite adsorbent was prepared by carbonation and oxidization with H2SO4, and then vacuum torrefaction in middle temperature. The preparation conditions were optimized, and the scan electron microscope (SEM), Xray diffraction (XRD), X photoelectron spectra (XPS) and infrared absorption spectroscopy (FTIR) were utilized to characterize this reported adsorbent, and the N2 adsorption and desorption isotherms also were studied. The surface area and pore structure of this reported adsorbent were calculated with BET method and BJH model. Combining with the analysis result of XPS, FTIR and fluorescence spectra, the preparation mechanism and adsorption mechanism of this reported adsorbent was studied. Base on this work, the adsorption performance of methylene blue (MC) on this reported adsorbent was studied. The impact factor of MC on CMSP, such as pH and ionic strength, were investigated. The kinetics research had shown the adsorbing process of MC on CMSP keep to firstorder kinetic equation. The adsorption isotherms research shown the adsorbing process belonged to Langmuir adsorption model. Then, the thermodynamics function was calculated.The adsorption performance of Cr(Ⅵ) on this reported adsorbent also was studied. The various effect factors were investigated. The results shown that pH, ionic strength had great effect on this adsorption process. The kinetics research shown that the adsorbed process of Cr(Ⅵ) on CMSP keep to secondorder kinetic equation, and then the thermodynamics parameter of activation station, such as G*,S*,H *andE*, were calculated. The adsorption isotherms research shown the adsorption process of Cr(Ⅵ) on CMSP belonged to Stype adsorption isotherm, it always indicated multilayer physical adsorption process. The reported adsorbent has excellent adsorption properties, and simple preparation process, could be used as a lowcost substitute of activated carbon, would have a widely apply range.Key words: microsilica power。 sugar。 adsorption。 Methylene blue。 Cr (Ⅵ) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目 錄摘 要 IAbstract II第一部分 緒論 11 活性炭的結(jié)構(gòu)性能 12 影響活性炭吸附性能的主要因素 23 活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域 2 水的處理方面的應(yīng)用 2 空氣凈化方面的應(yīng)用 3 溶劑回收 3 貴金屬回收 3 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 3 電子工業(yè)領(lǐng)域 4 催化劑或催化劑載體材料 44 活性炭的原料來(lái)源 4 植物類原料 4 礦物類原料 4 塑料類原料 5 其他含碳廢棄物 55 活性炭的制備方法 6 物理活化法 6 化學(xué)活化法 7 物理化學(xué)聯(lián)合法 8 其他制備方法 86 活性炭在重金屬離子及染料吸附方面的應(yīng)用 9 活性炭處理含鉻廢水 9 活性炭處理含汞廢水 10 處理含鎘廢水 10 處理含鉛廢水 11 處理染料廢水 117 活性炭復(fù)合吸附劑的研究進(jìn)展 118 國(guó)內(nèi)外活性炭應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì) 12第二部分 實(shí)驗(yàn)部分 16第一章 碳@微硅粉復(fù)合吸附劑的制備及表征 161 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 172 結(jié)果與討論 18 優(yōu)化制備條件 18 表面化學(xué)特征分析 18 形貌及形態(tài)表征 19 N2吸附和脫附等溫線及其孔結(jié)構(gòu) 21 幾種碳類吸附劑吸附性能比較 22 碳@微硅粉的制備及吸附機(jī)理 223 結(jié)論 24第二章 碳@微硅粉復(fù)合吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附性能研究 261 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 262 結(jié)果與討論 27 pH值對(duì)吸附影響 27 離子強(qiáng)度對(duì)亞甲基藍(lán)吸附的影響 28 初始濃度對(duì)亞甲基藍(lán)吸附量的影響 28 亞甲基藍(lán)吸附動(dòng)力學(xué)研究 28 亞甲基藍(lán)吸附等溫線 303 結(jié)論 33第三章 碳@微硅粉復(fù)合吸附劑對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附性能研究 341 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 342 結(jié)果與討論 35 pH值對(duì)Cr(Ⅵ)吸附影響 35 離子強(qiáng)度對(duì)Cr(Ⅵ)吸附的影響 36 吸附時(shí)間對(duì)Cr(Ⅵ)吸附的影響 36 Cr(Ⅵ)吸附動(dòng)力學(xué)研究 37 吸附等溫線 393 結(jié)論 39參考文獻(xiàn) 41附錄1 英文文獻(xiàn)（原文） 45附錄2 英文文獻(xiàn)（翻譯） 52致 謝 60第一部分 緒論前言18世紀(jì)末，人們首次發(fā)現(xiàn)木炭具有吸附能力，這一發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致木炭于1794年在英國(guó)精制糖廠首次獲得工業(yè)應(yīng)用。隨后人們發(fā)現(xiàn)用各種原料制成的炭中，椰殼炭具有最出色的吸附性能，且質(zhì)地致密而堅(jiān)固，在一戰(zhàn)中用于防毒面具，是當(dāng)時(shí)能得到的唯一的高級(jí)吸附劑1900年，奧斯特雷杰科(Ostrejko)發(fā)明氯化法生產(chǎn)活性炭的工藝，開辟了活性炭生產(chǎn)的現(xiàn)代工藝途徑隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展，話性炭的研究和應(yīng)用，得到 很大的提高現(xiàn)在，括性炭作為一種孔隙發(fā)達(dá)的炭質(zhì)材料，已經(jīng)廣泛用于分離，精制，催化劑．試劑回收及其他，特別是在公害治理方面正得到廣泛的應(yīng)用。隨著我國(guó)電鍍、皮革、染色、金屬酸洗和鉻酸鹽等工業(yè)的發(fā)展，排出含有大量Cr(Ⅵ)及少量金屬陽(yáng)離子和陰離子的廢水，其中Cr(Ⅵ) 毒性很大，對(duì)人體健康及環(huán)境水質(zhì)都有嚴(yán)重的影響。目前，處理含鉻廢水主要采用生物法、離子交換法、化學(xué)還原法、化學(xué)沉淀法、光催化法、電解法和吸附法等,其中活性炭吸附法處理廢水費(fèi)用低、效果好、操作方便，受到人們的重視。吸附法由于具有設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積小、操作容易、效果穩(wěn)定、投資少、回收鉻方法簡(jiǎn)單、處理后廢水可循環(huán)使用、可再生使用等優(yōu)點(diǎn)而廣泛采用。水處理中常用的吸附劑有活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖質(zhì)酸、焦炭、木炭、木屑等【1】?；钚蕴坑捎趤?lái)源廣泛、價(jià)格低廉、吸附性能好、易再生,在廢水吸附處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用?；钚蕴康奈阶饔糜形锢砦?、化學(xué)吸附、化學(xué)還原。實(shí)驗(yàn)證明,活性炭對(duì)廢水的吸附凈化過程實(shí)際上是幾種吸附類型綜合作用的結(jié)果。1 活性炭的結(jié)構(gòu)性能 活性炭是一種主要由含碳材料制成的外觀呈黑色，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強(qiáng)的一類微晶質(zhì)碳素材料,它的結(jié)構(gòu)中含有石墨微晶，這些微粒是尺寸為13nm的結(jié)晶目前活性炭叉被認(rèn)為是屬于微晶類碳系，根據(jù)里利(Riley)的x射線分析數(shù)據(jù)，除石墨品粒外，活性炭還含有一到二、三個(gè)無(wú)定形碳，并且還含有雜原子，譬如說氧原子。由石墨晶粒和無(wú)定形碳所構(gòu)成的多相物質(zhì)決定著活性炭獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。杜比寧(Dubinln)分類中大孔的內(nèi)表面能發(fā)生多層吸附，但在活性炭中，由于它的比例很少，所以大部分只起著作為被吸附質(zhì)分子進(jìn)入吸附部位的通路作用但它作為支配吸附速度的因素．在實(shí)際應(yīng)用中也是很重要的過渡孔的作用不是單純的，在許多情況下和大孔作用相同，作為被吸附質(zhì)的通路而支配著吸附速度．并且對(duì)不能進(jìn)人微孔的大分子也起著吸附部位的作用活性炭的吸附作用大部分是由微孔進(jìn)行的，吸附量受微孔的支配微孔的生成，對(duì)應(yīng)于微量的重量損失就能形成非常太的比表面積。活性炭結(jié)構(gòu)中有大量肉眼看不見的微孔，1克活性炭材料中微孔，將其展開后表面積可高達(dá)800－1500平方米。也就是說，在一個(gè)米粒大小的活性炭顆粒中，微孔的內(nèi)表面積可能相當(dāng)于一個(gè)客廳面積的大小。正是這些高度發(fā)達(dá)，如人體毛細(xì)血管般的孔隙結(jié)構(gòu)，使活性炭擁有了優(yōu)良