氧化镁/活性炭复合材料的制备及其吸附性能研究
本文分别以镁盐和造纸草浆黑液、镁盐和商品活性炭为原料，经二氧化碳活化制备氧化镁/活性炭复合材料。采用均匀设计法得到制备氧化镁/活性炭复合材料的最佳条件，采用比表面积及孔径分析、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(EDX)、X射线衍射(XRD)等现代分析手段对产物进行了分析表征，研究了氧化镁/活性炭复合材料对水体中的阴离子染料弱酸性红2R、活性黄ST-4RFN、重金属离子Cu2+、Cr(VI)的吸附性能。
用镁盐和造纸草浆黑液制备氧化镁/活性炭复合材料的最佳制备工艺条件为：氯化镁浓度0.3mol/L，活化温度550℃，活化时间3.5h，二氧化碳流量300mL·min-1，最佳条件下测定碘吸附值为508.34～525.86mg·g-1。产品比表面积为为388.96 m2.g-1，微孔孔容为0.08ml·g-1，平均孔径为4.14nm，表明该样品具有中孔性质。
用镁盐和商品活性炭制备氧化镁/活性炭复合材料的最佳制备工艺条件为：氯化镁浓度3.7mol/L，活化温度800℃，活化时间2.8h，二氧化碳流量200ml·min-1，碘吸附值为905.35～923.17mg·g-1。样品比表面积为687.2lm2·g-1，微孔孔容为0.31mL·g-1，平均孔径为2.09nm，表明该样品具有中孔性质。
样品氧化镁分散均匀，与碳质组分结合较好，所制备的产品主要元素组成为C、Mg和O，其中造纸草浆黑液为碳源制备的样品含有一定量的杂质成分Si。
研究了氧化镁/活性炭复合材料对水体中的阴离子染料弱酸性红2R和活性黄ST-4RFN、重金属离子Cu2+和Cr(VI)的吸附性能。考察了吸附时间、初始pH值、初始浓度和吸附剂投加量对其吸附性能的影响。结果表明：氧化镁/活性炭复合材料对弱酸性红2R、活性黄ST-4RFN和Cu2+的吸附过程可用Langmuir吸附等温式描述，在25、35、45℃下的饱和吸附量分别为166.67、178.74、212.36mg·g-1；83.67、92.36、96.54mg·g-1和63.58、76.37、85.26mg·g-1。氧化镁/活性炭复合材料对Cr(VI)的吸附过程可用Freundlich吸附等温模型描述。在实验温度范围内，对Cu2+、Cr(VI)的吸附均遵循伪二级动力学模型，吸附饱和后的氧化镁/活性炭复合材料经550℃焙烧再生后，仍具有较好的吸附性能。
本文利用镁盐和造纸草浆黑液、镁盐和活性炭为原料制备氧化镁/活性炭复合材料，深入研究了复合材料的结构和吸附性能，既为卤水镁资源的大规模开发利用提供了一种新的可能，同时制备出的产物可用于治理污染物，达到“双向”治理的目的。
氧化镁;活性炭;复合材料;制备工艺;吸附性能
中国海洋大学
硕士
海洋化学
王海增
2009
中文
TB333
67
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）