論文開題報告書：表面特性對活性炭吸附有機(jī)物的影響

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院：化工學(xué)院　　　　　　　　　　　　　專業(yè)班級：08級環(huán)境工程　

課題名稱 表面特性對活性炭吸附有機(jī)物的影響


1、本課題的的研究目的和意義：
進(jìn)入新世紀(jì)以來，碳素材料已經(jīng)成為全世界大規(guī)模開發(fā)應(yīng)用的首選高性能材料，21世紀(jì)更是被譽(yù)為“碳素材料的世紀(jì)”。傳統(tǒng)的碳素材料包括炭黑、金剛石、石墨和活性炭等，新型的碳素材料有碳纖維、石墨烯、碳納米管等。其中，活性炭作為人造材料，已經(jīng)有一百多年的歷史�；钚蕴烤哂芯薮蟮谋缺砻娣e(> 1000 m2•g-1)、豐富的微孔容量、較大的孔徑分布等眾多優(yōu)勢，性質(zhì)穩(wěn)定、無毒、無味、不溶于水和有機(jī)溶劑、耐酸堿物和高溫、高壓，是一種十分優(yōu)良的吸附劑[1, 2]，廣泛應(yīng)用于環(huán)保、化工、食品加工、濕法冶金、藥物精制、軍事化學(xué)防護(hù)等各個領(lǐng)域。隨著人們對活性炭作用機(jī)理研究的深入，根據(jù)用途與應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ξ絼┬阅艿囊蠖ㄏ蛑苽渚哂刑囟ǹ捉Y(jié)構(gòu)與表面特性的活性
……（新文秘網(wǎng)http://120pk.cn省略689字，正式會員可完整閱讀）……　
離子等極性較強(qiáng)的物質(zhì)的吸附,但減弱了對苯酚、腐殖酸等有機(jī)物質(zhì)的吸附[8]。王琳發(fā)現(xiàn)利用強(qiáng)氧化劑對活性炭進(jìn)行改性,改變了活性炭表面官能團(tuán)的性質(zhì),使原來具有催化還原能力的官能團(tuán),改性為具有氧化能力的官能團(tuán),從而抑制了活性炭中亞硝酸鹽的形成,使出水中亞硝酸鹽濃度從未改性活性炭的2.0mg/ L 降低為改性后的0.01mg/ L[9]。
表面還原改性是通過還原劑在適當(dāng)?shù)臏囟认聦钚蕴坎牧媳砻婀倌軋F(tuán)進(jìn)行還原改性，從而提高含氧堿性基團(tuán)的比含量，增強(qiáng)表面的非極性，這種活性炭材料對非極性物質(zhì)具有更強(qiáng)的吸附性能。還原改性的手段主要集中在H2或N2等惰性氣體對活性炭的高溫處理和氨水浸漬處理,主要機(jī)理是去除法性炭表面的大部分酸性集團(tuán),而萬福成采用氨水、苯胺對活性炭進(jìn)行改性時發(fā)現(xiàn):活性炭表面微晶結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變,孔隙半徑增大[10]。劉成[11]研究的結(jié)果也表明經(jīng)氨水改性處理的粉末活性炭對原水中有機(jī)物的去除效果較原活性炭提高12 %以上。
由于活性炭材料具有很好的物理化學(xué)穩(wěn)定性，使它成為一種理想的催化劑載體。Cu離子是一種常用的用于活性炭負(fù)載金屬離子改性的材料。李德伏等采用三種方法對活性炭進(jìn)行改性研究,發(fā)現(xiàn)硝酸銅水溶液改性效果好,并認(rèn)為原因是Cu (Ⅱ) 在焙燒過程中還原成Cu (Ⅰ) ,由于與乙烯可發(fā)生絡(luò)合吸附作用,從而增強(qiáng)了改性活性炭吸附乙烯的能力；但也發(fā)現(xiàn),金屬浸漬量過高時,會堵塞部分孔隙結(jié)構(gòu),使其對烴類的吸附量降低[12]。
酸堿改性是利用酸、堿等物質(zhì)處理活性炭,根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整活性炭表面的官能團(tuán)至所需要的數(shù)量。常用的改性劑有HCl、NaOH等。研究表明：NaOH 處理可以增加活性炭表面羥基的數(shù)量,而HCl 處理則大大增加了諸如酚羥基、內(nèi)酯基等含單鍵氧官能團(tuán)的數(shù)量[13]。由以上可以推出,經(jīng)過酸堿處理后的活性炭可提高對某些種類的有機(jī)物質(zhì)的吸附能力,張麗丹等人對活性炭改性酸堿處理,除去酸堿可溶性物質(zhì),使活性炭的灰分大大降低,從而提高了活性炭的比表面積,并提高了活性炭的吸附活性,可以大大提高活性炭對苯的吸附能力[14]。
3、本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
1）通過活性炭改性制備對三醋酸甘油酯穩(wěn)定的碳材料。具有合適的孔結(jié)構(gòu)，表面官能團(tuán)的種類和數(shù)量，或者聚合物的外膜。
2）檢測改性后活性炭材料對三醋酸甘油酯的穩(wěn)定性。
3）改性后活性炭對不同揮發(fā)性有機(jī)物的吸附效果初步研究：檢測分析新型活性炭對模擬煙氣中的苯、甲苯、羰基類化合物等有害物質(zhì)的去除效率。
4、擬解決的關(guān)鍵問題：
為研究對三醋酸甘油酯穩(wěn)定的活性炭新材料，尋找出能產(chǎn)生穩(wěn)定官能團(tuán)的改性方法。
5、研究思路、方法和步驟：
1）活查閱文獻(xiàn)并選取8種活性炭表面化學(xué)改性方法對活性炭顆粒改性，初步確定改性后活性炭對三醋酸甘油酯的靜態(tài)吸附的穩(wěn)定性。
2）自行設(shè)計揮發(fā)性有機(jī)物的動態(tài)吸附裝置，確定幾種待吸附實(shí)驗的有機(jī)物試劑。
3）對選定的揮發(fā)性有機(jī)物動態(tài)吸附，定量測定改性后性炭對揮發(fā)性有機(jī)物的吸附量。
6、本課題的進(jìn)度安排：

2012.1.1～2012.1.6：確定選題，
2012.2.10～2012.2.20：完成撰寫開題報告
2011.10.30～2012.2.26：完成畢業(yè)論文大綱
2012.3.1～2012.4.4：完成畢業(yè)論文初稿
2012.4.5～2012.5.5：完成畢業(yè)論文定稿
2012.5.8～2012.5.25：準(zhǔn)備畢業(yè)答辯

7、參考文獻(xiàn)：
[1] 沈曾民, 張文輝, 張學(xué)軍. 活性炭的制備與應(yīng)用[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2006.
……（未完，全文共3830字，當(dāng)前僅顯示1934字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題報告書：表面特性對活性炭吸附有機(jī)物的影響》）