1、本研究以生物質(zhì)資源-蘆竹為原料，焦磷酸為活化劑制備活性炭。首先優(yōu)化了常規(guī)加熱和微波加熱下活性炭的制備條件，明確了兩種加熱方式下制備活性炭的最佳參數(shù)，對比研究了常規(guī)加熱和微波加熱下兩種活性炭的物理結(jié)構(gòu)、化學性質(zhì)和吸附行為，然后結(jié)合吸附質(zhì)的特點，對活性炭進行無機和有機改性，調(diào)控其孔徑結(jié)構(gòu)和表面化學性質(zhì)，增加對目標污染物的親和性，提高吸附效果。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、比表面測定儀、傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、X-射線衍射儀(XRD)

2、和X-射線光電子能譜(XPS)分析等現(xiàn)代分析手段對蘆竹活性炭的結(jié)構(gòu)形貌、比表面積和孔徑、表面官能團和元素含量等性質(zhì)進行分析表征，采用靜態(tài)實驗方法，在不同的pH、溫度、投加量、時間和其它共存離子條件下，考察蘆竹活性炭對水體中污染物的吸附性能，結(jié)合上述性質(zhì)分析和表征結(jié)果，研究蘆竹活性炭與吸附質(zhì)之間的構(gòu)效關(guān)系，并明確吸附機理。本研究對于蘆竹的資源化利用及蘆竹活性炭應用于不同性質(zhì)廢水的處理提供理論指導。
　　選擇蘆竹為原料，焦磷酸為活化劑

3、，普通加熱法制備活性炭。通過單因素實驗考察了劑料比、浸漬時間和活化溫度對活性炭產(chǎn)品得率、比表面積和孔容的影響，篩選出制備活性炭的最優(yōu)條件，通過SEM、氮氣吸附脫附實驗和XPS分析對最優(yōu)活性炭進行表征，通過土霉素(OTC)吸附試驗考察最優(yōu)條件下制備的活性炭的吸附性能。結(jié)果表明當溫度大于400℃時，活性炭比表面積開始大幅度增加，最大比表面積在600℃時取得，最大孔容在500℃時取得;在劑料比為0.4時，比表面積可達到1150.69m2/g，

4、孔容可達0.59m3/g，隨著劑料比的增加，比表面積和孔容也逐漸增加，在劑料比為0.75時，比表面積達到最大，在劑料比為1.0時，孔容達到最大值;隨著浸漬時間的延長，比表面積和孔容均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，在浸漬時間為5h時，比表面積達到最大值，在浸漬時間為10h時，總孔容達到最大值。與磷酸作為活化劑時相比，焦磷酸的使用量較少，得到的活性炭介孔含量更多，更加適合于對大分子污染物的去除，在20℃，對OTC的最大吸附量為534.8mg/g。

5、
　　采用微波加熱法制備了蘆竹活性炭。通過單因素實驗考察輻射功率、輻射時間和劑料比對活性炭得率、比表面積和孔容的影響。通過表面形態(tài)分析、氮氣吸附脫附實驗和吸附試驗對最優(yōu)活性炭性質(zhì)進行表征。結(jié)果表明隨著輻射功率的增加，蘆竹活性炭的比表面積和孔容均呈現(xiàn)先上升后趨于下降的趨勢，在700W時達到最大值，當輻射功率過低時，所達到的溫度不足以使蘆竹原料完全活化，當輻射功率增加到一定值時，蘆竹原料能夠活化完全，形成發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)，比表面積增加，

6、當輻射功率過高時，導致反應過快，反應溫度過高，部分孔被燒蝕，造成比表面積降低?；钚蕴康谋缺砻娣e和孔容均隨著劑料比的增加而增加，當劑料比達到0.75時，比表面積達到最大值，當劑料比超過0.75時，造成比表面積的降低。隨著輻射時間的增長，蘆竹活性炭的比表面積和總孔容呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在輻射時間為15min時達到最大值。綜上，微波加熱法制備蘆竹活性炭的最佳制備條件為:輻射功率700W，輻射時間為10min，劑料比為0.75。此時，活性炭

7、得率為56.1％，比表面積高達1568m2/g，微孔比表面積為631m2/g，外比表面積為936m2/g，孔容為1.08m3/g，微孔孔容為0.28m3/g，外孔容為0.80m3/g。
　　在前兩章節(jié)的基礎(chǔ)上，采用氮氣吸附/脫附試驗、傅里葉紅外光譜分析和貝姆滴定等多種手段對比研究了兩種加熱方式下活性炭的物理化學性質(zhì)和對環(huán)丙沙星的吸附性能。氮氣吸附/脫附試驗表明微波炭具有較大的比表面積;傅里葉紅外光譜分析和貝姆滴定結(jié)果表明普通炭表面

8、的酸性含氧官能團含量明顯高于微波炭，微波加熱減少了活性炭表面的酸性官能團含量，增加了pHpzc。吸附實驗結(jié)果表明，在20℃時，普通炭和微波炭對環(huán)丙沙星吸附量分別為321.07mg/g和300.35mg/g，雖然微波炭具有較大的比表面積，但對環(huán)丙沙星(CIP)吸附量卻較低，這主要是由于微波炭表面含氧官能團較少，負電性較弱，對CIP靜電吸引較弱導致的。由于存在靜電斥力的作用，初始溶液pH太高或者太低對環(huán)丙沙星的吸附都不利，在3.2-8.2范

9、圍內(nèi)，吸附量最大。兩種活性炭對CIP的吸附均符合偽二級動力學模型和Langumuir吸附等溫模型。吸附等溫線擬合結(jié)果表明該吸附為單分子層吸附，吸附過程以物理吸附為主，熱力學參數(shù)表明該吸附過程是一個放熱自發(fā)的過程，溫度升高不利于吸附的進行。
　　采用磷酸為活化劑，F(xiàn)eCl3、MnCl2和AlCl3作為輔助活化劑制備了蘆竹活性炭，并考察其對溶液中Cr(Ⅵ)的去除效果。結(jié)果表明FeCl3、AlCl3和MnCl2作為輔助活化劑制備的活性炭

10、均可提高對溶液中Cr(Ⅵ)的吸附效果，MnCl2作為輔助活化劑制備的活性炭具有最大的比表面積(1332m2/g)和最大的孔容(1.060cm3/g);AlCl3的加入不利于活性炭孔的生成，此時活性炭比表面積和孔容分別為992m2/g和0.688cm3/g，F(xiàn)eCl3的加入對活性炭的比表面積影響很小，但增加了活性炭的介孔含量，降低了活性炭的微孔含量，增加了活性炭的孔容。溶液中三價鉻和六價鉻的比值及XPS分析結(jié)果了證實Cr(Ⅵ)在吸附過程中

11、的轉(zhuǎn)化過程。共存離子吸附結(jié)果顯示溶液中的正電荷極易被吸附到表面帶負電的活性炭吸附后，中和了活性炭表面的負電性，因此，有利于對帶負電荷的鉻酸根的吸附。
　　采用環(huán)氧氯丙烷、N，N-二甲基甲酰胺、二乙烯三胺以及三乙胺對活性炭進行了改性(AC-EDT)研究，重點考察了改性對活性炭性質(zhì)及吸附性能所產(chǎn)生的影響。XPS分析結(jié)果表明氨基成功的接枝到活性炭表面，對帶負電的鉻酸根具有更好的親和作用。與改性前吸附平衡時間為10h相比，AC-EDT對C

12、r(Ⅵ)的吸附速度更快，10min即可達到平衡，且AC-EDT對鉻酸根具有更好的吸附效果。AC對鉻酸根的吸附以孔吸附為主，當強氧化性的Cr(Ⅵ)吸附到活性炭表面后，與活性炭表面能提供電子的C=C、C=O反應，自身還原為Cr(Ⅲ);而對于AC-EDT，吸附機理以靜電吸引為主，當Cr(Ⅵ)快速吸附到表面后，同樣發(fā)生氧化還原反應。
　　本研究利用資源豐富的蘆竹為原料制備出了優(yōu)質(zhì)活性炭，并通過輔助活化和改性，從孔徑分布和表面性質(zhì)兩個方面對