莲杆活性炭的制备及其对头孢氨苄吸附性能的研究

论文摘要

本文以多年生水生植物莲杆为原料,采用H3PO4活化、超声波降解制备活性炭,研究其对抗生素的吸附效果,再通过铜盐和铁盐溶液浸渍活化法进行负载改性,并研究改性对活性炭表面性质及吸附性能的影响；探讨了改性炭对头孢氨苄的吸附过程与机理。活性炭制备的条件为：H3PO4溶液质量分数为40%,浸渍比为2：1,超声波下照射20分钟,活化温度为450℃,活化时间1 h,采用浸渍活化法制备出Cu（NO3）2和Fe（NO3）3改性的活性炭（AC-Cu、AC-Fe）。应用N2吸脱附等温线、傅里叶变换红外光谱（FTIR）对改性前后的活性炭进行了表征。研究结果显示,原炭比表面积为1031.840m2/g,平均孔径为2.8677nm,负载后,其比表面积均降低,平均孔径增大,但改性炭对头孢氨咔的吸附量均增加。这3种吸附剂的动力学过程均符合伪二级动力学模型,颗粒内扩散过程并非唯一的控制步骤,吸附过程还受到其它动力学过程的影响。吸附动力学实验显示吸附过程约60h到达平衡。吸附等温线符合Freundlich等温线模型。研究结果还表明,AC-Cu和AC-Fe的吸附能力均大于原炭,并且应用AC-Fe去除水溶液中的头孢氨苄最为有效,其最大吸附量可达75.1180mg/g。此外,还进行了批次实验,研究pH值（2.5-10.5）,头孢氨苄初始浓度（4-16毫克/升）和离子强度（10-1000MM）对去除头孢氨苄的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 自然界中抗生素污染的产生及其现状
• 1.2 活性炭研究现状
• 1.2.1 活性炭简介
• 1.2.2 活性炭在水处理中的应用
• 1.2.3 活性炭的制备
• 1.2.4 活性炭的孔隙结构
• 1.2.5 活性炭的表面化学性质
• 1.2.6 活性炭改性
• 1.3 莲杆资源的利用现状
• 1.4 课题目的和意义
• 第2章 实验设计及内容
• 2.1 主要原料与仪器
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 主要实验仪器
• 2.1.3 主要实验试剂
• 2.2 实验内容
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 莲杆活性炭（AC）的制备
• 2.3.2 改性活性炭（AC-Cu/Fe）的制备
• 2.3.3 莲杆活性炭形态结构表征
• 2.3.4 头孢氨苄溶液的配制及浓度测定
• 2.3.5 改性前后形态结构比较
• 2.3.6 改性前后吸附性能比较
• 2.3.7 改性活性炭吸附性能及机理研究
• 2.3.7.1 浓度的影响
• 2.3.7.2 pH值的影响
• 2.3.7.3 离子强度的影响
• 2.3.7.4 动力学实验
• 2.3.7.5 热力学实验
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 活性炭形态结构表征
• 3.1.1 比表面积与孔径分布
• 3.1.2 红外光谱分析
• 3.2 莲杆活性炭对头孢氨苄的吸附效果
• 3.2.1 初始pH值的影响
• 3.2.2 离子强度的影响
• 3.2.3 吸附热力学
• 3.2.4 吸附动力学
• 第4章 结论与建议
• 4.1 结论
• 4.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表