【正文】 大量Cr(Ⅵ)及少量金屬陽離子和陰離子的廢水，其中Cr(Ⅵ) 毒性很大，對人體健康及環(huán)境水質(zhì)都有嚴(yán)重的影響。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。 sugar。研究了該新型新型碳硅復(fù)合吸附劑對亞甲基藍(lán)的吸附性能。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。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 carbonmicrosilica 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。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。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。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)無定形碳，并且還含有雜原子，譬如說氧原子。一般將活性炭的孔徑分為三類①微孔（孔徑小于30A）, ②中孔(孔徑30～1000A),③大孔(孔徑大于1000A)。吸附質(zhì)分子的空間排列和化學(xué)結(jié)構(gòu)會(huì)影響活性炭的吸附，一般活性炭對溶解性有機(jī)物吸附的最佳范圍為分子量大小在1A～1000A之間, 超出活性炭孔徑的有機(jī)物不能被吸附。用活性炭取代不僅具有不易產(chǎn)生黑色粉末、壓力損失小、水流速度快等特點(diǎn)，還可以用銀離子進(jìn)行處理或者利用它的導(dǎo)電性制成殺菌性活性炭。活性炭具有分解臭氧的能力，可用于辦公設(shè)備的臭氧脫除，在復(fù)印機(jī)中配置著吸臭氧的吸附分解部件，利用活性炭的低密度和對臭氧吸附分解；活性炭并對3，4苯并芘有特殊的吸附能力，對煙堿的吸附率高可用于室內(nèi)的空氣凈化，如用于空氣凈化器等；在工業(yè)中可開發(fā)用于有害有毒氣體的吸附，活性炭可用于活性炭氈替代防毒面具和防毒消防頭盔，可提高過濾效率，使其體積小和輕量化。 電子工業(yè)領(lǐng)域利用活性炭的比表面積大、孔徑適中和導(dǎo)電特點(diǎn)，可用于制造電池產(chǎn)品的部件；可用于生產(chǎn)高效小型電容器，特別是雙層電容器，容量是普通鋁電解電容器的100萬倍；可用于IC、LSI 及超LSI 的小型存貯永久性電源， 避免因停電等事故而給計(jì)算機(jī)帶來的不可估量的損失；還可開發(fā)用于大電流放電的雙層電子電容器；在電子和能源方面可用于制造高性能的電容、電池的電極等。特別是近十幾年來，由于環(huán)境、資源、價(jià)格等問題，國內(nèi)外一直在大力研究開發(fā)以煤炭為原料制備不同用途活性炭。 礦物類原料(1)煤炭類目前用于制備活性炭的煤種主要是某些煙煤、優(yōu)質(zhì)無煙煤、褐煤等。特別值得關(guān)注的是石油焦作為石油加工副產(chǎn)物量大價(jià)低，且含碳量高達(dá)80％以上，揮發(fā)分一般在10％左右，雜質(zhì)含量低，能制得高收率、低雜質(zhì)、高比表面積的活性炭。2O世紀(jì)8O年代，有人研究了以有機(jī)樹脂(樹脂前驅(qū)體如苯乙烯一二乙烯苯共聚物，聚偏二氯乙烯，聚丙烯脂等)為原料合成活性炭【9】，這種活性炭純度高，機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)于普通煤質(zhì)活性炭，并具有孔徑分布可控的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域；粒狀酚醛樹脂是制造高性能活性炭的好原料，用它生產(chǎn)的活性炭具有獨(dú)特的微細(xì)孔，經(jīng)表面處理，可用于電池電極材料、凈水器、氮?dú)獍l(fā)生裝置用炭分子篩等方面【10】。(2)除塵灰除塵灰是鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中排放的大量粉塵和副產(chǎn)品，量大且粒度極細(xì)，主要成分是鐵和碳，還有少量的鈣、鎂、硅、鋁的氧化物。所制得的活性炭由于灰分含量大，吸附能力只有市售活性炭的1／6左右，為提高吸附性能，將導(dǎo)致成本的增加和活性炭得率的降低幢【16】。 化學(xué)活化法化學(xué)活化法是將原料與化學(xué)試劑(活化劑)按一定比例混合浸漬一段時(shí)間后，在惰性氣體保護(hù)下將炭化和活化同時(shí)進(jìn)行的一種制備方式，實(shí)質(zhì)是化學(xué)試劑鑲嵌入炭顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)中作用而開創(chuàng)出豐富的微孔?？刂苹罨瘎┯昧考吧郎刂贫?，可控制活性炭的孔結(jié)構(gòu)。一般來說，采用先進(jìn)行化學(xué)活化再進(jìn)行物理活化可成功地獲得微孔非常豐富的活性炭。Marsh和Rand等人在聚呋哺甲醇中摻入Fe或Ni微粒后用二氧化碳活化，制成中孔發(fā)達(dá)的活性炭纖維。Kamegawa和Yoshidat【34】利用硅膠微粒作為模板，制得比表面積為1100 2000m2／g，孔徑為1—10nm，并集中在2nm的窄孔徑分布的活性炭。在含鉻電鍍廢水中，含有大量Cr(VI)，如不經(jīng)處理直接排放，將嚴(yán)重污染人類賴以生存的環(huán)境。汞對人體有嚴(yán)重的毒害作用， 其中甲基汞在人體腦組織內(nèi)積累，侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，破壞神經(jīng)功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡。研究表明，／／L，當(dāng)pH=10時(shí)， 二硫化碳體系的處理效果最佳【41】。對于鎘離子初始質(zhì)量濃度為15 mg/L的吸附溶液,最佳臭氧化時(shí)間為30min,最佳吸附時(shí)間為1h, mg/L。張建策【45】以Pb2+為例,對活性炭去除水中重金屬的性能與機(jī)理進(jìn)行了探討,并研究了水中Ca2+的存在對活性炭吸附重金屬的影響,實(shí)驗(yàn)表明:經(jīng)硝酸深度氧化的活性炭可顯著增加Pb2+吸附量,水中的Ca2+和Mg2+對吸附影響不大。7 活性炭復(fù)合吸附劑的研究進(jìn)展甘禮華，劉明賢，張霄英，陳龍武【49】通過浸漬法將摻鐵Ti02溶膠負(fù)載到活性炭上制備摻鐵Ti02一活性炭復(fù)合光催化劑材料，并對其結(jié)構(gòu)特征、吸附特性、可見光光催化活性和再生性能進(jìn)行研究．結(jié)果表明，摻鐵Ti02一活性炭復(fù)合材料具有很大的比表面積，對有機(jī)污染物具有優(yōu)越的吸附性能，而其比表面積則隨著摻鐵Ti02一活性炭的質(zhì)量比的增大而逐漸減?。诳梢姽庀拢瑥?fù)合光催化劑材料由于Fe3+的引入Ti02中，對亞甲基藍(lán)溶液具有高的光催化活性，其中經(jīng)過500℃熱處理的載鈦量為5％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的復(fù)合光催化劑材料的光催化活性最佳．復(fù)合光催化劑具有優(yōu)越的再生性能，經(jīng)再生處理可多次重復(fù)使用。美國的活性炭公司都是一些大的聯(lián)合企業(yè),生產(chǎn)能力大,企業(yè)實(shí)力雄厚,有很強(qiáng)的市場競爭力。主要進(jìn)口國是中國,其次是菲律賓和斯里蘭卡,出口國主要是東歐及遠(yuǎn)東國家。根據(jù)活性炭行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和內(nèi)外部環(huán)境的變化,通過科技創(chuàng)新和結(jié)構(gòu)優(yōu)化,使活性炭產(chǎn)業(yè)步入經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)“三贏”的可持續(xù)發(fā)展之路。在活性炭生產(chǎn)用原料煤處理方面,中國正在研究開發(fā)煤的深度脫灰技術(shù)、新型成型技術(shù)。因此,中國活性炭行業(yè)急需提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量,增強(qiáng)活性炭產(chǎn)品在國際市場上的競爭力【57】 。對制備復(fù)合吸附劑的主要工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化，并采用場發(fā)射掃描電鏡(SEM)和Xray衍射（XRD）對碳微硅粉的形貌和形態(tài)進(jìn)行了表征，用X光電子能譜（XPS）和紅外吸收光譜(FTIR)對所制備復(fù)合吸附劑的表面化學(xué)特性進(jìn)行了表征，研究了復(fù)合吸附劑和微硅粉的N2吸附和脫附等溫線，并利用BET方法和BJH模型分析計(jì)算其比表面積和孔結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示該復(fù)合吸附劑的SBET達(dá)51m2/g，VBHH ，分別較微硅粉粉提高255%和136%。世界各國對混凝土和耐火材料添加劑用微硅粉均有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。亞甲基藍(lán)在吸附前和吸附后的FTIR和熒光光譜比較顯示，亞甲基藍(lán)在該復(fù)合吸附劑表面的吸附主要以靜電吸附和氫鍵吸附等物理吸附為主。 碳微硅粉復(fù)合吸附劑的制備取數(shù)克蔗糖加適量水潤濕，加少量98%硫酸攪拌并加入微硅粉，超聲15min。亞甲基藍(lán)初始濃度200mg/L,體積100ml，吸附時(shí)間為60min。可見在復(fù)合吸附劑表面主要存在元素為C、O、S及Si等元素。這與XPS分析的結(jié)果相一致[60]。（a）微硅粉（X50000） （b）碳微硅粉（X30000）(c) 碳微硅粉(X100000) (d) 碳微硅粉(X3000) 微硅粉和碳微硅粉的SEM照片 微硅粉和碳微硅粉的XRD譜圖碳。 微硅粉N2吸附等溫線及孔結(jié)構(gòu) 由微硅粉的N2氣吸附等溫線（）可知，微硅粉對氮?dú)獾奈诫S著相對壓力的增加吸附量不斷緩慢增加，在相對壓力P/PO，并無極限吸附量。其SBET達(dá)到51m2/g , m3/g，可以看出其比表面積和孔容分別是微硅粉的255%，136%。： 復(fù)合吸附劑的制備機(jī)理為研究復(fù)合吸附劑對吸附亞甲基藍(lán)的吸附機(jī)理，考察了該復(fù)合吸附劑對亞甲基藍(lán)吸附前后的熒光發(fā)射光譜和FTIR譜圖， 。復(fù)合吸附劑對Cr(Ⅵ)的吸附量隨pH值的增大而急劇減小證明了這一假設(shè)。（6） 碳微硅粉復(fù)合吸附劑吸附Cr（Ⅵ）前后的FTIR譜圖顯示，復(fù)合吸附劑對Cr（Ⅵ）的吸附主要以氫鍵吸附為主。mol1而如何使此類染料廢水脫色為處理印染廢水的重要課題。mol