微波加热制备椰壳活性炭吸附含铬废水动力学研究

目前应用于含Cr(VI)废水处理的方法主要有化学法,液膜法,电渗析法,生物吸附和离子交换等.化学法处理废水产生的大量污泥难于处置,其他方法虽能有效去除溶液中的Cr(VI),但由于pH值的限制以及高操作费用,高成本而难以得到广泛应用,与之相比,吸附处理方法由于具有高效,价廉,易操作等特点,被广泛应用于含Cr(VI)废水处理.昆明理工大学利用微波辐照蚕豆秆,甘蔗渣,瓜子壳,黑荆树皮等制备了一系列优质的活性炭.利用微波内部加热烤胶废料,用氯化锌法生产活性炭并用于处理含Cr(VI)废水.该法在活性炭生产过程中具有节能,快速加热易控制等特点,烤胶废料活性炭性能优于市售一级粉末活性炭,对含Cr(VI)废水具有较好的净化效果.

低~(222)Ra本底活性炭高效富集与测量极低浓度~(222)Rn,~(222)Rn方法研究

在中微子与暗物质的研究中,~(222)Rn及其子体是地下实验室的放射性本底主要来源之一.如上述实验室位于高~(232)Th背景区域,~(220)Rn及其子体产生的干扰也不容忽视.~(222)Rn,~(220)Rn及其子体造成的本底会干扰到中微子,暗物质等相关低概率事件的实验,故需要对地下实验室低本底实验探测装置及其辅助设置中极低的~(222)Rn,~(220)Rn浓度进行可靠的测量以排除它们产生的本底干扰.对于极低~(222)Rn,~(220)Rn浓度测量,仅靠提高探测器的探测灵敏度难以实现,还需采用活性炭将极低水平的~(222)Rn浓度富集至可测量的~(222)Rn浓度水平.为从源头上控制~(222)Rn及其子体,需要选用低~(226)Ra本底活性炭对~(222)Rn进行高效富集.为此,本论文工作开展了活性炭低水平~(226)Ra含量测定方法研究和低~(226)Ra本底活性炭的筛选,极低水平的~(222)Rn浓度低温富集方法研究,高灵敏度低浓度~(222)Rn,~(220)Rn测量系统研究,建立基于低~(226)Ra本底活性炭低温富集—高灵敏测量低浓度~(222)Rn,~(220)Rn的方法与装置,取得的主要研究结果如下: (1)针对我国目前低本底实验使用的低~(226)Ra本底活性炭主要依赖于国外采购,制约了我国低本底实验研究的发展问题,通过研究并建立低~(226)Ra本底活性炭测量方法,调研分析比对国外低~(226)Ra本底活性炭与国内以人工合成材料制成的活性炭的结构特征,筛选并准确测定了我国低~(226)Ra本底活性炭中~(226)Ra含量,筛选出符合用于低本底实验室的活性炭.测量得到国产低~(226)Ra本底活性炭(鸿云树脂)的~(226)Ra含量为2.6m Bq/kg,~(222)Rn析出量为1.79m Bq/kg,与国外低~(226)Ra本底活性炭(Saretech)~(222)Rn析出量1.71m Bq/kg相比,仅高出4.7%,可替代国外低~(226)Ra本底活性炭,应用于我国低本底实验相关科研工作. (2)建立了一套空气冷却器制冷自动控制温度的活性炭低温高效富集~(222)Rn系统.该系统最低温度可达-75℃,并能将进入空气冷却器前的气体进行干燥,去除杂质等预处理,保证空气冷却器的正常运行与气体循环路径的通畅.经实验测量,该低温富集系统可在气体流量为40L/min,保持(-50±3)℃低温条件下,持续稳定运行5h以上.采用该装置开展不同活性炭对~(222)Rn低温富集研究,实验测量得到,在-50℃,0.15MPa条件下鸿云树脂活性炭对~(222)Rn的动态吸附系数可达258L/g,实现了活性炭对~(222)Rn的高效富集,解决了~(222)Rn浓度水平低于测量系统~(222)Rn探测限而"测不了"的问题. (3)开展了在低温条件下,不同种类活性炭对~(222)Rn的吸附特征研究.在同等条件下,活性炭对~(222)Rn的吸附系数会随着温度的降低,呈指数增长.发现同等吸附条件下,人工合成原材料活性炭比椰壳天然原料活性炭对~(222)Rn的吸附系数高,并且在室温情况下,椰壳活性炭与人工合成原材料活性炭对~(222)Rn的动态吸附系数差别不大,而在低温条件下或是增大压力时,差别会变大.并且通过GCMC模拟计算和实验测量研究活性炭孔径结构与吸附特征相关性发现,在(-50℃,0.1MPa)条件下,活性炭在(0.5～0.7)nm孔径区间的孔容与活性炭对~(222)Rn的吸附系数存在明显指数函数相关性,对~(222)Rn的吸附能力强. (4)本文揭示了低温状态下活性炭对~(222)Rn吸附的机理.活性炭对~(222)Rn的低温吸附过程中,吸附温度在接近~(222)Rn的液化点的时候,~(222)Rn会在活性炭孔径中发生毛细管凝结现象,此时活性炭对~(222)Rn的吸附由室温状态在孔体内外表面对~(222)Rn的二维空间吸附变成了孔内毛细管对~(222)Rn的三维空间凝结,这大大增加了活性炭对~(222)Rn吸附的量.并通过研究活性炭孔径结构发现,本文中人工合成原料活性炭孔径分布更集中在范围(0.5～0.7)nm,这一范围区间的孔径中活性炭内部的毛细管道更丰富,在对~(222)Rn的吸附过程中更容易发生毛细管凝结现象.这就解释了人工合成原料活性炭与椰壳天然原料活性炭对~(222)Rn的吸附系数会随着温度降低,差别越明显的原因. (5)在高灵敏~(222)Rn/~(220)Rn探测系统研究方面,根据~(222)Rn/~(220)Rn及其子体衰变特性,优选了静电收集α能谱法作为对低水平~(222)Rn/~(220)Rn浓度的测量方法,建立了一套用于低水平~(222)Rn/~(220)Rn浓度的测量的高灵敏~(222)Rn/~(220)Rn浓度测量系统.该系统配置了由低Ra材料制成两个体积为6.1L和49.1L的低本底腔室,并通过研究探测系统静电场工作电压与测量计数的关系,结合探测器电子学仪器的稳定性研究,确定了49.1L体积测量腔室内静电场工作电压为-1500V;6.1L小腔室静电工作电压为-1000V.理论推导了~(222)Rn/~(220)Rn浓度测量系统刻度因子的理论计算公式.并用自制的高性能的固体流气式~(222)Rn/~(220)Rn源,测定了开环和闭环的运行方式时探测系统对~(222)Rn/~(220)Rn浓度的刻度因子.其中开环条件下49.1 L大体积测量腔室~(222)Rn刻度因子70.53±2.01cph/(Bq/m~3),~(220)Rn刻度因子47.79±1.11cph/(Bq/m~3),测量不确定度在6.5%(k=1)以内.搭配49.1L腔室的测量系统对~(222)Rn探测限为6.0 m Bq/m~3,~(220)Rn浓度探测限4.1m Bq/m~3.所建测量系统配合的活性炭低温~(222)Rn富集系统,能满足对极低水平的~(222)Rn,~(220)Rn浓度测量要求.

一种光催化,纳滤,纳米吸附协同高效净水器及净水处理方法

本发明公开了一种光催化,纳滤,纳米吸附协同高效净水器及净水处理方法,所述净水器包括依次连通的一级前置组合过滤装置,二级光催化反应器,三级纳滤装置,四级纳米吸附装置,五级后置活性炭吸附装置.将高氟,砷苦咸水首先经前置组合过滤装置进行前置过滤,然后进入光催化反应器,流经负载有纳米二氧化钛的三维多孔金属球的纳米光催化剂层,在低压汞灯光源的照射下进行光催化氧化,再经过纳滤装置降盐,然后经过纳米吸附装置吸附去除氟,砷,最后经过后置活性炭吸附装置,经椰壳活性炭过滤并改善口感得到饮用水.本发明用于高氟,砷苦咸水的净化处理,采用光催化,纳滤,纳米吸附协同净水,氟,砷去除率高,出水率高,水质好且环保节能.

天然气存储用高比表面积活性炭的制备及对甲烷吸附性能的研究(摘要)

天然气作为环境友好型燃料,在我国能源消费结构的比例日益提高.吸附存储天然气技术(ANG)是对天然气高效存储的新技术,高容量吸附材料的制备是技术核心.综合考虑吸附能力,生产成本以及循环寿命等因素,高比表面积活性炭被认为是最有推广前景和应用价值的天然气存储吸附剂.KOH活化法被认为是制备高比表面积活性炭的有效方法.目前,该法存在的问题如下:首先,实验室研究多采用保护气控制烧蚀程度,这对于工业化生产高比表面积活性炭的指导意义并不明显.其次,原料性质对KOH活化法的影响鲜有研究,造成难以判断合适的原料预处理方法.