阳离子表面活性剂改性活性炭分析及对高氯酸盐的去除研究

【摘要】：活性炭改性用于专门污染物的去除研究是目前活性炭研究的重要方向。为了比较不同表面活性剂特性和改性参数对改性过程的影响,本文选取了五种阳离子表面活性剂作为改性剂对活性炭进行改性实验,分别为氯代十六烷基吡啶(CPC)、十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)、十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)、癸基三甲基溴化铵(MTAB)、十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)。实验结果表明,表面活性剂的性质(临界胶束浓度、化学形态结构),初始浓度,溶液的pH以及活性炭种类等因素都对活性剂的加载过程有着巨大的影响,总体上看,小胶束的活性剂要比大胶束的更易于加载到活性炭上。此外,对本实验选取的所有活性剂,加载的最佳pH都处于中性范围。研究中还对改性前后的活性炭进行了表征,经活性剂加载后的活性炭的孔径体积和比表面积略有减少,减少程度与活性剂加载量有关。活性剂对活性炭的最显著影响表现在活性炭的pHpzc显著增加,表明活性炭表面携带的净正电荷增加,这对阴离子如高氯酸盐的吸附有利。对改性前后活性炭吸附高氯酸盐的能力进行比较也证明了这一点,其中,未改性的活性炭对高氯酸盐的吸附量只有5.52 mg/g,而经CTAC与CPC改性后的活性炭最大吸附量分别可达32.26 mg/g和50 mg/g。另外,与未改性的活性炭相比,改性后的对高氯酸盐溶液pH变化也表现出了更好的抵抗能力。除此之外,研究中还选取了其他四种吸附材料(氢氧化铁、壳聚糖、沸石和膨润土)进行阳离子表面活性剂(CTAC为代表)改性。以对高氯酸盐的吸附为例,与活性炭改性效果进行了比较。研究结果表明,改性效果与材料有关,材料的表面孔隙结构和离子交换能力是决定活性剂的加载和此后对高氯酸盐的去除能力的主要因素。通过比较,活性炭作为改性剂载体还是有一定的优越性。研究中还对高氯酸根的去除机理进行了探讨,离子交换是改性后的吸附材料对高氯酸盐吸附的主要机理。活性剂的加载为吸附高氯酸盐提供了更多的吸附反应位点。
【关键词】：阳离子表面活性剂 活性炭 高氯酸盐 吸附
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ424.1;X52