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我国是纺织品消费与生产大国,随之产生的大量纺织废料对环境承载力提出了较高的要求。其中,涤纶纺织废料因其产量大、化学成分复杂及处理处置系统不完善等问题已对生态环境造成严重的威胁,而现阶段的资源化利用方法仍存在处理工艺复杂,回收率低及运行成本较高等不足。针对上述问题,近年来国内外学者开展了热解活化法制备纺织废料基活性炭的相关研究,但传统活化剂亦存在二次污染和腐蚀设备等问题。因此,本课题以涤纶纺织废料为原料,利用绿色高效的MgO模板法将其制备成高比表面积活性炭,通过MgO前驱体筛选、制备工艺条件优化及成孔机理的研究,得到最佳工艺参数,初步阐明了不同镁系化合物在涤纶纺织废料热解成碳及成孔历程中的行为特征,同时将最优条件下制备的炭样应用于水中Cr(Ⅵ)的吸附,对其吸附性能进行系统评价,探讨吸附机理,为其实际应用提供一定的基础理论数据。主要研究内容及结果如下:(1)采用不同镁系化合物为MgO模板前驱体制备涤纶纺织废料基活性炭并对其进行物理化学性质研究,结果表明:镁系化合物的加入能显著提高涤纶炭基体的孔隙率,利用MgCl2和MgCi制备的活性炭比表面积分别达到1173 m2/g和1336m2/g,明显高于MgO(450 m2/g)制备样,其孔径分布主要与热解生成的MgO晶粒尺寸相关,AC-MgCl2为微-介孔、AC-MgCi为介孔,AC-MgO则主要为大孔结构。同时,镁系化合物能促进类石墨乱层结构和表面含氧官能团的生成,有利于提高样品表面的反应性。进一步对样品吸附性能考察发现,三种活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程呈快速吸附慢速平衡状态,其中AC-MgCl2的吸附效果最佳,吸附过程均符合准二级动力学模型。(2)以MgCl2为模板前驱体制备涤纶纺织废料基活性炭,利用基于Box-Behnken试验设计的响应曲面法优化制备工艺参数,结合不同表征手段对比最优样与传统CO2活化法制备样物化特性的差异,结果表明:当炭化时间、炭化温度和混合比例分别为90 min、900°C和5:1时,所得活性炭比表面积最大为1364m2/g,该值与软件预测值(1315 m2/g)的误差在4%以内,说明拟合效果良好。炭化温度对活性炭比表面积的影响最为显著,主要归因于高温有利于涤纶纺织废料挥发分物质的充分释放,从而促进孔隙的形成。相对于传统CO2活化法所得多孔炭材料,响应曲面最优样具有更大的比表面积、介孔比例和总孔容积,且随机乱层化程度高,表面官能基团更为丰富。(3)采用MgCl2热解活化制备涤纶纺织废料基活性炭,通过多种表征手段探讨不同工艺条件对活性炭物化特性的影响,进一步对涤纶纺织废料的全热解周期进行分析,阐明成孔机理,结果表明:较高的热解温度及适宜的MgCl2投加量有利于比表面积及孔隙率的提高,同时能促进类石墨乱层结构形成,增强炭表面反应性;成孔机理主要包括:MgCl2催化涤纶中聚酯分子脱羧及脱氢反应有利于开孔结构的形成、Lewis酸性MgCl2能催化聚酯分子碳链之间的交联反应促进碳质前驱体的形成以及热解生成的MgO作为模板剂的高效造孔能力。(4)将响应曲面法优化制备的最优样应用于水中Cr(Ⅵ)的吸附,研究不同初始条件对吸附过程的影响,结果表明:最优样对Cr(Ⅵ)的吸附效率随体系初始pH和离子强度的降低逐渐升高,当pH和离子强度分别为2和0.002 mol/L时吸附效率最佳。吸附过程呈快速吸附慢速平衡状态,符合准二级动力学模型且吸附速率随着初始浓度的增加而增加;吸附等温线符合Freundlich模型,说明吸附过程主要为多分子层吸附,在35°C下饱和吸附量可达166 mg/g;由热力学分析可知,吸附过程是自发的吸热反应,Cr(Ⅵ)在炭表面吸附行为增加了系统的混乱度。吸附机理主要包括静电吸附、表面官能团的还原作用及离子交换反应。