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椰殼活性炭觸媒如何去除有機(jī)化合物的
瀏覽量： 發(fā)表時(shí)間：13-05-17 17:02:00
活性炭已常作為環(huán)境處理中吸附有機(jī)化合物之材料，而且近年來納米零價(jià)鐵也已良好地應(yīng)用于水中含氯有機(jī)化合物處理。本研究嘗試直接以化學(xué)活化法，將零價(jià)鐵批覆活性炭之方式制備成椰殼活性炭觸媒。將廢棄物椰殼纖維含浸鐵鹽活化劑之后再進(jìn)行熱處理而制得活性炭觸媒，利用不同制備條件如改變鍛燒溫度、鍛燒時(shí)間、含浸之活化劑濃度以及添加分散劑之種類與比例，來制備椰殼活性炭觸媒，并探討其對(duì)活性炭觸媒表面性質(zhì)之影響。
在不同制備條件中，經(jīng)400-600?C熱處理下，其比表面積大致上隨溫度增加而增加，其中在600?C時(shí)有最高比表面積448㎡/g，但當(dāng)溫度再增加至700?C時(shí)比表面積則下降，在移除三氯乙烯速率方面，則以600?C制備的椰殼活性炭觸媒最快(0.21min-1)，因此以600?C作為制備溫度。隨后改變其熱處理時(shí)間，根據(jù)比表面積顯示不同活化時(shí)間之差異并不明顯，其中比表面積大且移除TCE(三氯乙烯)速率較快之1小時(shí)為制備時(shí)間。于含浸不同活化劑與其不同濃度情況下，制備的活性炭觸媒比表面積與鐵含量成反比，可能由于制備過程中鐵含量較多會(huì)造成椰殼活性炭孔隙被遮蔽使比表面積下降。由于直接含浸鐵鹽后活化之制備方法，無法制備成納米級(jí)鐵，因此添加分散劑制備納米級(jí)零價(jià)鐵椰殼活性炭觸媒納米級(jí)鐵。分別添加聚乙二醇(PEG)與羧甲基纖維素鈉兩種分散劑制備之納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒后，經(jīng)高解析穿透式電子顯微鏡與能量散射光譜儀圖像可證實(shí)存在納米級(jí)鐵。納米級(jí)零價(jià)鐵椰殼活性炭觸媒添加之分散劑濃度較高時(shí)，鐵顆粒分散性較好，羧甲基纖維素鈉-納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒鐵粒徑可達(dá)10nm，PEG-nZVI/AC鐵粒徑亦有20nm。分散劑濃度高時(shí)，相對(duì)鐵含量較低，分散劑濃度減少，鐵含量隨之增加。
在TCE移除試驗(yàn)中，添加PEG分散劑之納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒移除速率較快，而添加CMC分散劑之納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒移除速率較慢。根據(jù)高解析穿透式電子顯微鏡，發(fā)現(xiàn)羧甲基纖維素鈉-納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒表面鐵顆粒被分散劑包覆，可能造成羧甲基纖維素鈉-納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒與TCE接觸較PEG-nZVI/AC慢。在PEG-nZVI/AC之PEG濃度為1.6×10-4M時(shí)進(jìn)行長時(shí)間試驗(yàn)，可發(fā)現(xiàn)TCE重復(fù)添加至六次仍能快速移除80%。
在不同制備條件中，經(jīng)400-600?C熱處理下，其比表面積大致上隨溫度增加而增加，其中在600?C時(shí)有最高比表面積448㎡/g，但當(dāng)溫度再增加至700?C時(shí)比表面積則下降，在移除三氯乙烯速率方面，則以600?C制備的椰殼活性炭觸媒最快(0.21min-1)，因此以600?C作為制備溫度。隨后改變其熱處理時(shí)間，根據(jù)比表面積顯示不同活化時(shí)間之差異并不明顯，其中比表面積大且移除TCE(三氯乙烯)速率較快之1小時(shí)為制備時(shí)間。于含浸不同活化劑與其不同濃度情況下，制備的活性炭觸媒比表面積與鐵含量成反比，可能由于制備過程中鐵含量較多會(huì)造成椰殼活性炭孔隙被遮蔽使比表面積下降。由于直接含浸鐵鹽后活化之制備方法，無法制備成納米級(jí)鐵，因此添加分散劑制備納米級(jí)零價(jià)鐵椰殼活性炭觸媒納米級(jí)鐵。分別添加聚乙二醇(PEG)與羧甲基纖維素鈉兩種分散劑制備之納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒后，經(jīng)高解析穿透式電子顯微鏡與能量散射光譜儀圖像可證實(shí)存在納米級(jí)鐵。納米級(jí)零價(jià)鐵椰殼活性炭觸媒添加之分散劑濃度較高時(shí)，鐵顆粒分散性較好，羧甲基纖維素鈉-納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒鐵粒徑可達(dá)10nm，PEG-nZVI/AC鐵粒徑亦有20nm。分散劑濃度高時(shí)，相對(duì)鐵含量較低，分散劑濃度減少，鐵含量隨之增加。
在TCE移除試驗(yàn)中，添加PEG分散劑之納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒移除速率較快，而添加CMC分散劑之納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒移除速率較慢。根據(jù)高解析穿透式電子顯微鏡，發(fā)現(xiàn)羧甲基纖維素鈉-納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒表面鐵顆粒被分散劑包覆，可能造成羧甲基纖維素鈉-納米級(jí)零價(jià)鐵活性炭觸媒與TCE接觸較PEG-nZVI/AC慢。在PEG-nZVI/AC之PEG濃度為1.6×10-4M時(shí)進(jìn)行長時(shí)間試驗(yàn)，可發(fā)現(xiàn)TCE重復(fù)添加至六次仍能快速移除80%。