【正文】 內(nèi)生產(chǎn)的煤基活性炭普遍品質(zhì)不高,孔容小、比表面積低、吸附性能差,而且品種單一、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。另外,如何設(shè)計(jì)制備出不同種類和不同用途的特效負(fù)載活性炭,將是未來(lái)活性炭研究的熱點(diǎn),也是拓寬活性炭應(yīng)用范圍的一個(gè)重要途徑。其主要雜質(zhì)為Fe2OAl2OMgO、CaO、NaO等金屬氧化物及無(wú)定型碳。同微硅粉和其它市售碳類吸附劑的吸附性能比較顯示該復(fù)合吸附劑對(duì)Cr(Ⅵ)%%，%,，%%，%。蔗糖（分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司）；硫酸（分析純，甘肅白銀宏業(yè)化工廠）；重鉻酸鉀（分析純，天津市天新精細(xì)化工開(kāi)發(fā)中心）；亞甲基藍(lán)（MB,天津市天新精細(xì)化工開(kāi)發(fā)中心）；活性炭（AC，重慶鐘山活性炭有限公司）；超級(jí)活性炭（SAC，錦州石化長(zhǎng)虹實(shí)業(yè)集團(tuán)公司）；炭黑（CB，無(wú)錫雙誠(chéng)炭黑有限公司）。復(fù)合吸附劑的表面化學(xué)特征采用XPS和FTIR進(jìn)行表征分析。隨H2SO4用量的增加，亞甲基藍(lán)吸附量急劇增加，當(dāng)H2SO4用量達(dá)到9 mL時(shí)，亞甲基藍(lán)吸附量趨于平衡。微硅粉復(fù)合吸附劑表面含氧官能團(tuán)情況如下：CC﹑%，CO為 %，C=O﹑%，OC=%。(b)﹑（c）可知微硅粉表面包裹了一層顆粒狀的碳小球，形成碳包覆微硅粉的核殼結(jié)構(gòu)，并且由于碳顆粒相互間的團(tuán)聚，形成橋聯(lián)，使吸附材料分散度降低，整個(gè)復(fù)合吸附劑呈現(xiàn)塊狀多孔結(jié)構(gòu)。在碳微硅粉的XRD中發(fā)現(xiàn)γ Fe2O3和αFe2O3的X衍射峰，說(shuō)明微硅粉表面包覆了碳顆粒，F(xiàn)e2O3被包覆于碳顆粒層之下[62]。在相對(duì)壓力P/PO，并且無(wú)極限吸附量。 幾種吸附劑性能比較能劑附吸性比表面積(m2/g)孔容(m3/g)平均孔徑（nm）Cr（VI）吸附量(mg/g)亞甲基藍(lán)吸附量(mg/g)SC18001~5AC8001~5碳微硅粉51300BC110微硅粉2020，70，制備復(fù)合吸附劑對(duì)Cr(Ⅵ)和亞甲基藍(lán)的吸附能力同微硅粉和市售常見(jiàn)碳類吸附劑進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示復(fù)合吸附劑對(duì)Cr(Ⅵ)%%，%,，%%，%，說(shuō)明碳微硅粉復(fù)合吸附劑在吸附領(lǐng)域有著其自身的優(yōu)越性。復(fù)合吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量隨pH值的增大而急劇增大有力的證明了這一假設(shè)。（3） 所制備吸附劑的XPS, XRD及FTIR譜圖顯示該復(fù)合吸附劑表面具有豐富的羥基，羧基等含氧官基團(tuán)?？疾炝宋絹喖谆{(lán)的吸附等溫線，并采用Langmuir和Freundlich及Tempkin三種吸附模型對(duì)其進(jìn)行了非線性擬合，其結(jié)果顯示Langmuir吸附模型具有最佳的擬合結(jié)果。關(guān)鍵字：復(fù)合吸附劑，微硅粉，亞甲基藍(lán)，吸附有色廢水中含多種化工原料，其中以染料的污染最為嚴(yán)重（亞甲基藍(lán)染料即為其中一種），因?yàn)榧词谷玖虾可跷ⅲ寄苁箯U水色澤很深。本章主要研究了pH值，離子強(qiáng)度等對(duì)碳微硅粉吸附亞甲基藍(lán)的影響，其結(jié)果顯示隨著pH，離子強(qiáng)度的增大，吸附量均呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。 實(shí)驗(yàn)儀器VIS—7220G可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京瑞歷分析儀器公司）；THZ—92B氣浴恒溫震蕩箱（上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；PHS3D酸度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司）。mol1。目前對(duì)這類廢水大多采用化學(xué)氧化法，生化法或吸附法進(jìn)行脫色處理[64]。mol1。結(jié)果表明吸附時(shí)的pH，離子強(qiáng)度等因素對(duì)亞甲基藍(lán)吸附量具有很大的影響，隨著pH和離子強(qiáng)度的增大，亞甲基藍(lán)吸附量均明顯增大。（2） 對(duì)碳微硅粉復(fù)合吸附劑N2吸附和脫附等溫線及其孔結(jié)構(gòu)及碳微硅粉SEM照片的分析，得出的碳微硅粉的吸附屬于IUPAC吸附等溫線中的類型Ⅴ，有因中孔引起的毛細(xì)凝結(jié)現(xiàn)象存在。正電荷分布于整個(gè)共軛體系中央，在水溶液中形成一價(jià)有機(jī)“陽(yáng)離子”。由BJH模型對(duì)吸附等溫線計(jì)算出的平均孔徑相比復(fù)合吸附劑實(shí)際的孔徑較大的原因主要是在BJH模型計(jì)算孔徑時(shí)往往假設(shè)吸附劑呈圓柱狀的孔結(jié)構(gòu)，而實(shí)際上所制備復(fù)合吸附劑的孔結(jié)構(gòu)以狹長(zhǎng)裂口型孔狀結(jié)構(gòu)為主。根據(jù)IUPAC【63】提出的IUPAC吸附等溫線6種分類，可以看出微硅粉的氮?dú)馕降葴鼐€屬于IUPAC吸附等溫線中的類型Ⅳ，此類型說(shuō)明有由中孔所引起的毛細(xì)凝結(jié)現(xiàn)象的存在。碳微硅粉XRD中2θ為26?左右出現(xiàn)強(qiáng)尖銳衍射峰并伴有饅頭狀的彌散峰，對(duì)應(yīng)于石墨的002衍射峰，說(shuō)明復(fù)合吸附劑中的碳以石墨和不定型兩種形態(tài)共存。這主要是因?yàn)槲⒐璺凼怯蓺鈶B(tài)急速冷凝沉淀而成，冷凝過(guò)程中水蒸汽極少，顆粒之間相互團(tuán)聚很少，故球形和分散度均良好。為分析樣品表面碳和氧的結(jié)合形式，對(duì)碳微硅粉復(fù)合吸附劑中C元素的XPS數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合分峰處理。為盡可能地充分最利用微硅粉，選用了蔗糖：微硅粉=1：1為最佳微硅粉用量。超聲混合150℃干燥濃硫酸蔗糖適量蒸餾水15min真空220℃ 冷卻研磨碳微硅粉復(fù)合吸附劑6h 碳微硅粉復(fù)合吸附劑的制備流程 碳微硅粉復(fù)合吸附劑的表征所制備復(fù)合吸附劑及微硅粉的N2吸附等溫線采用Tristar3000比表面分析儀在77k進(jìn)行測(cè)定。并且該復(fù)合吸附劑以廢棄微硅粉為原料，充分利用了微硅粉資源，減少了其對(duì)環(huán)境的危害，并且為微硅粉資源的利用開(kāi)辟了一個(gè)新的途徑，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。 本文以嘉峪關(guān)市巨大冶煉有限公司提供的低含量微硅粉（SiO270%）和蔗糖為原料，經(jīng)硫酸碳化，超聲混合，氧化，真空干燥等工藝，制備出碳包覆微硅粉復(fù)合吸附劑。結(jié)合XPS，F(xiàn)TIR和熒光光譜對(duì)碳微硅粉的制備及吸附機(jī)理進(jìn)行了探討。但其制備和應(yīng)用領(lǐng)域還有許多要改進(jìn)和深入研究的問(wèn)題。由于配煤技術(shù)、催化活化技術(shù)、原料煤處理技術(shù)及新型成型技術(shù)在中國(guó)活性炭廠的廣泛推廣應(yīng)用,使得中國(guó)活性炭產(chǎn)品正在向著質(zhì)量越來(lái)越好、品種越來(lái)越多的方向發(fā)展,以滿足國(guó)內(nèi)外不同用戶的需求。目前,中國(guó)產(chǎn)量最大的煤基活性炭產(chǎn)品主要采用物理活化法,活化裝置則主要采用斯列普爐,生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展主要經(jīng)歷了單種煤生產(chǎn)活性炭、配煤生產(chǎn)活性炭及催化活化生產(chǎn)活性炭3個(gè)階段【53】 。反觀其市場(chǎng)需求,由于活性炭應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,活性炭應(yīng)用也不斷深化,尤其是在汽車工業(yè)、溶劑與廢氣回收工業(yè)、空氣凈化工業(yè)、食品工業(yè)、水處理等行業(yè),發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)活性炭的需求過(guò)去幾年里一直保持穩(wěn)步增產(chǎn)的趨勢(shì)【52】 。第三是韋斯特維科公司,年生產(chǎn)能力約5萬(wàn)t,約占美國(guó)活性炭總產(chǎn)量的20%。結(jié)果表明：活化溫度在140℃、pH=6．5時(shí)復(fù)合吸附劑對(duì)土霉素最大吸附容量為21．78 mg／g，／g，討論并合理地解釋了影響吸附的因素，適宜條件下對(duì)吸附劑多次再生，最大吸附容量仍可達(dá)到21 mg／g以上。染料廢水成份復(fù)雜，水質(zhì)變化大，色度深，濃度大，處理困難，水中的色度影響水生植物的光合作用，從而破壞水中的生態(tài)平衡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:氧化改性后樣品對(duì)鉛離子的吸附速率非常迅速,吸附平衡時(shí)間僅需要5min。溫度升高、吸附量下降,在pH=8時(shí),吸附達(dá)到最大。將含汞量在l mg／L～2 mg／L以下的廢水通過(guò)活性炭濾塔，／L～ mg／L，回收汞后活性炭可再生并重復(fù)使用?；钚蕴渴峭ㄟ^(guò)氫鍵吸附Gr(Ⅵ)的，圓滿地解釋了活性炭的吸附及再生過(guò)程，提出了提高活性炭吸附量的有效途徑。Ozaki等【35】將酚醛樹(shù)脂和聚丁烯丁脂在甲醇中以1：1比例混合，制得中孔活性炭。 界面活化法不同富碳基體間存在較大內(nèi)應(yīng)力使界面成為活化反應(yīng)中心。通過(guò)對(duì)改性過(guò)后的活性炭進(jìn)行孔徑控制、表面化學(xué)性能修飾及負(fù)載金屬，可使活性炭的吸附性能大大提高。KOH活化機(jī)理非常復(fù)雜，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)定論，但普遍認(rèn)為KOH至少有兩個(gè)作用【23】，(I)堿與原料中的硅鋁化合物(如高嶺石、石英等)發(fā)生堿熔反應(yīng)生成可溶性的K2SiO3或KAIO2，它們?cè)诤筇幚碇斜幌慈?，留下低灰分的碳骨架。與物理活化法相比，化學(xué)活化法的工藝特點(diǎn)是：操作大大簡(jiǎn)化，活化溫度降低，時(shí)間縮短，能耗降低，并且可通過(guò)選擇不同活化劑制得具有特殊孔徑結(jié)構(gòu)的活性炭，例如KOH活化是產(chǎn)生新微孔，而H3PO4或磷酸鹽主要產(chǎn)生中孔。其工藝特點(diǎn)是：活化溫度高、時(shí)間長(zhǎng)，能耗高，但該方法反應(yīng)條件溫和，對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求不高，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)此也有研究，趙乃勤等人【】用天津還原鐵廠含碳量為62．68％的除塵灰分離炭粉，用不同的活化方法制得比表面積為1191m2／g(化學(xué)物理法)和2322m2／g(化學(xué)活化法)的粉狀活性炭，研究表明對(duì)CClCH6蒸氣、廢水中Gr(vI)離子有良好的吸附性能。將廢輪胎經(jīng)過(guò)炭化、活化處理，生產(chǎn)活性炭作為吸附劑使用已有該方面的報(bào)道，P．Ariyadejwanich等人【12】將廢輪胎橡膠炭化在HCI中浸泡后用水蒸氣進(jìn)行活化，／g，比表面積為1119m2／g。但此類活性炭生產(chǎn)成本昂貴，僅限于藥、電子、氣體吸附儲(chǔ)存等領(lǐng)域。另外，在煤炭開(kāi)采和浮選過(guò)程中，常伴隨大量低品質(zhì)成分，如劣質(zhì)煤、煤矸石等。 植物類原料早期制備活性炭的原料主要是木質(zhì)原料，近年來(lái)制備活性炭謀求廉價(jià)原料的探索受到重視，使原料范圍增廣，除傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)木材、鋸木屑、木炭、椰殼炭、棕櫚核炭，另外還有農(nóng)林副產(chǎn)物和某些食品工業(yè)廢棄物包括廢木材、竹子、樹(shù)皮、風(fēng)倒木、核桃殼、果核、棉殼、咖啡豆梗、油棕殼、甘蔗渣、糠醛渣等?；钚蕴烤哂辛己玫膶?dǎo)熱性能，摻入催化劑中，能有效地提高催化劑的傳熱能力，對(duì)于放熱劇烈的反應(yīng)尤為有利。氧化還原功能，是活性炭的基本特征之一。mL1。經(jīng)吸附試驗(yàn)證實(shí)【2】,芳香族化合物比脂肪族化合物易被活性炭吸附對(duì)同族化合物, 在適當(dāng)?shù)姆肿恿績(jī)?nèi), 分子量越大吸附性能越好，支鏈化合物比直鏈化合物易被吸附，極性高的低分子化合物難被吸附。其中, 褐煤質(zhì)活性炭更適宜用于凈水。活性炭結(jié)構(gòu)中有大量肉眼看不見(jiàn)的微孔，1克活性炭材料中微孔，將其展開(kāi)后表面積可高達(dá)800－1500平方米。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。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 Methylene blue。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)。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。 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(shuō)明對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附是一個(gè)多層物理吸附過(guò)程。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理?；钚蕴康奈阶饔糜形锢砦?、化學(xué)吸附、化學(xué)還原。另外，活性炭分子之間擁有相互吸引的作用力，當(dāng)一個(gè)分子被活性炭?jī)?nèi)孔捕捉進(jìn)入到活性炭?jī)?nèi)孔隙中后，由于分子之間相互吸引的原因，會(huì)導(dǎo)致更多的分子不斷被吸引，直到添滿活性炭?jī)?nèi)孔隙為止。這些基團(tuán)如梭基、酚梭基、撥基等使活性炭又帶極性, 因而能吸附極性較強(qiáng)的物質(zhì)如苯酚、鹵代烴等。④ 竟?fàn)幬降挠绊懭芤褐写嬖诙喾N混合溶質(zhì)時(shí), 被吸附的各種溶質(zhì)有的能相互誘發(fā)吸附, 有的能相對(duì)獨(dú)立地被吸附, 有的則相互干擾, 產(chǎn)生竟?fàn)幬?。含氮瀝青活性炭在100℃的高溫下進(jìn)行熱處理后，二氧化硫的穩(wěn)定態(tài)含量只有10%， 硫酸從活性炭表面的脫除也十分容易；用PAN基活性炭可有效地捕捉空氣中的硫化氫，在吸附表面上以三氧化硫或硫酸的形式吸附。由于活性炭具有化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及輻射穩(wěn)定性，因而使用各種消毒方法進(jìn)行消毒時(shí)，其不會(huì)發(fā)生任何變化。木質(zhì)類原料主要有果殼、農(nóng)作物秸稈及紙漿廢液等；煤質(zhì)類原料主要有褐煤、無(wú)煙煤、焦炭煤及石油、石油瀝青焦等。用椰樹(shù)皮纖維為原料，通過(guò)化學(xué)法可以得到一種活性炭，能有效除去工業(yè)廢水中的有毒廢金屬【4】。此外煤泥炭、煤瀝青，也是制備活性炭的原料，最近關(guān)于這方面的研究也很多。油中含有大量芳烴，芳構(gòu)化程度較高，如果利用它制備活性炭也不失為一種好辦法。所以為了使其孔隙發(fā)達(dá)，就須提高活化的溫度或者延長(zhǎng)活化的時(shí)間。(3)剩余污泥在利用生物處理過(guò)程中產(chǎn)生的剩余污泥，制造活性炭方面也進(jìn)行過(guò)不少研究。(2)擴(kuò)孔作用由于炭表面雜質(zhì)被清理后微晶結(jié)構(gòu)裸露，活化氣體與于活性條件下的碳原子發(fā)生反應(yīng)，使孔壁氧化，孔隙加長(zhǎng)、擴(kuò)大。這些作用都使活性炭孔隙更加發(fā)達(dá)、豐富，表現(xiàn)出較優(yōu)良的性能。國(guó)內(nèi)開(kāi)展這方面研究相對(duì)較晚，1997年劉洪波等【38】以長(zhǎng)嶺石油焦為原料，采用KOH活化法制得比表面積3231m2／g的超級(jí)活性炭；楊紹斌【29】將煤焦與氫氧化鉀混合，在氬氣流中進(jìn)行低溫、高溫二次熱處理，制得比表面積為2918m2／g的活性炭；劉海燕【30】等以石油焦為原料，用KOH活化得到比表面積3300m2／g左右的活性炭。 其他制備方法 催化活化法金屬及其化合物對(duì)碳的氣化具有催化作用，所用的金屬主要有堿金屬氧化物及鹽類、堿土金屬氧化物及鹽類、過(guò)渡金屬氧化物及稀土元素。張引枝【33】幢引以一定量的炭黑或石墨粉與PAN混合、紡絲、氧化、水蒸氣活化，發(fā)現(xiàn)炭黑對(duì)中孔的生成有利。氧化一負(fù)離子化法處理活性炭，外加適當(dāng)?shù)母邇r(jià)負(fù)離子，選擇適合的配體均能顯著提高低pH區(qū)內(nèi)活性炭對(duì)無(wú)機(jī)陽(yáng)離子的吸附能力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：通過(guò)上述改性，活性炭表面官能團(tuán)數(shù)量發(fā)生了顯著改變，特別是羧基增加較多，通過(guò)改性后的活性炭對(duì)Gr(Ⅵ)吸附性能有所增加?；钚蕴繉?duì)汞的吸附在pH值降低時(shí)，去除率將有所提高。范麗華等為改善活性炭對(duì)鎘的吸附性,將臭氧化技術(shù)引入吸附過(guò)程,研究活性炭投加量、臭氧活化時(shí)間以及溶液質(zhì)量濃度變化對(duì)活性炭吸附鎘離子能力的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),孔擴(kuò)散系數(shù)強(qiáng)烈地依賴于鉛離子入口濃度:隨著入口濃度的升高,孔擴(kuò)散系數(shù)變小?；钚蕴课饺玖虾笤偕脖容^容易。,水處理是美國(guó)活性炭的主要應(yīng)用領(lǐng)域,其中粉狀活性炭用量約占50% ,其余為顆?；钚蕴?，在氣相領(lǐng)域主要采用顆?；钚蕴?。西歐各國(guó)活性炭總消耗量1990—1995 年期間每年以015%增長(zhǎng)率增加,1995—% , 2003—2006年期間年平均增長(zhǎng)率達(dá)到215% ,其中顆粒活性炭增長(zhǎng)較快,粉狀活性炭增長(zhǎng)速度趨緩。而居世界活性炭產(chǎn)量第二的美國(guó)年產(chǎn)活性炭