废弃蘑菇培养基活性炭的制备、吸附及再生研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yeyuan1985
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近年来,我国废弃蘑菇培养基的大量产生对环境造成了巨大压力,经过对废弃蘑菇培养基的成分及元素组成分析发现废弃蘑菇培养基主要由木屑组成,含有丰富的纤维素、半纤维素等,可以加以利用制备活性炭。活性炭由于其巨大的比表面积、发达的孔隙结构以及稳定的化学性质多用于吸附领域。随着我国工业的迅速发展,含Cr(Ⅵ)废水的排放与日俱增,严重威胁人们的健康生活。活性炭由于其安全、操作简单、吸附效果好等优点成为最常用的一种处理手段。本论文采用废弃的蘑菇培养基为原料,KOH为活化剂,利用马弗炉和微波两种方式制备活性炭,通过单因素实验确定了最优工艺条件,并对所得活性炭进行了表征分析。研究了两种制备所得活性炭对含Cr(Ⅵ)溶液的吸附过程,确定最佳吸附条件。同时对达到吸附饱和的活性炭进行了微波再生,评价了其再生性能。研究结果表明:(1)通过综合分析比较废弃蘑菇培养基活性炭的得率、碘吸附值、比表面积及孔径分布等数据,得出马弗炉制备的最佳工艺条件为:碱炭比3:1,活化温度850℃,活化时间60min,此条件下制备所得废弃蘑菇培养基活性炭的得率为60.1%,碘吸附值为1040mg/g,比表面积为1177m2/g;微波制备的最佳工艺条件为:碱炭比3:1,辐照时间15min,功率800W,此条件下制备所得废弃蘑菇培养基活性炭的得率为62.9%,碘吸附值为1252mg/g,比表面积为1700m2/g。(2)采用在最优制备条件下,分别用马弗炉与微波制备出的活性炭样品各0.1g,吸附100mL初始浓度为100mg/L的含Cr(Ⅵ)溶液时,当溶液pH值为2,温度为45℃时,180min即可达到吸附平衡,且此时的吸附效果最好,吸附量分别为85.29mg/g、92.27mg/g;去除率分别为85.29%、92.27%。整个吸附过程符合准二级吸附动力学方程,发生了化学吸附;Langmuir吸附等温模型能很好的描述吸附过程,表明此过程为单分子层吸附,且容易进行。(3)在功率600W,辐照时间5min的条件下微波再生的活性炭吸附性能最佳。且当吸附/再生循环5次后,吸附量仍为初始吸附量的71%~75%,碳损失在6.6%左右。
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