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碳素材料结课论文姓名：口丽萍专业班级：矿加08-2班学号：310806030201指导老师：唐庆杰日期：2011年6月快速去除双酚A上的高度有序介孔碳摘要双酚A (BPA)受到全球性的关注，是因为它在水生环境无处不在和中断的内部系统 它是很重要的，因此，人家都在努力把它从水和分离出来一篇有关吸附剂的文献写到， CMK-3介孔碳，能从SBA -15精制、脱除出来，用它使介孔硅胶六角I3PA和水相分离， 并与常规粉末活性炭(PAC)比较通过X射线衍射，用透射电子显微镜(TEM)表征CMK-3 材料氮吸附表明，CMK-3具有较高的有序介孔结构，比表而积为920m2/g,孔径约为 4. 9nm. BPA上的吸附量CMK-3大概符合一个二阶动力学模型，动力学常数是 0. 00049g/ (mg • min),远远大于吸附在PAC上的BPA.双酚A吸附等温线拟合稍好，与Langmuir模型和Freundlich模型相比,吸附容 量由10增加温度降低到40°C, pH值对吸附无明显影响，观察pH在3〜9Z间，吸附能 力却显著下降,pH值9至13关键字：介孔碳CMK-3粉状活性炭双酚A内分泌干扰物简介双酚A (BPA)作为环氧树脂的单体牛产和聚碳酸酯广泛用于塑料工业，它可以通过各种途径被 释放到水生环境中,污染地表水和饮用水，处理原水供应植物(Jin et al., 2004; Suzuki et al., 2004; Loosetai., 2010),并对生殖健康、水产动物繁殖力和人类构成威胁。

M0E, 2005; Nakamura et al., 2010) o双酚A已被确认为有毒物质，必须作出重大努力，以把它从水相消除迄今为止，许多研究表明，传统的处理过程(澄清，消毒，过滤)，不能有效地从从水去除双 酚A (Nakada, 2007, Stackelberg et al., 2007)因此，最近的研究重点放在发展先进的处理技 术來去除双酚A有些氧化过程，包括光催化、氯化、臭氧，已经证明是口J以使双酚A减少排放(Nakada et al., 2007; Nomiyama et al. , 2007; Sharmaet al., 2009)膜过滤，如纳滤和反渗透,,(Kimura et al., 2004; Zhang et al., 2006)活性炭吸附其中有一种方法，不会产生比双酚A具有更大 毒性的中间体，对以有效地从水中删除双酚A的膜吸附或排斥（Mohanty et al. , 2006）双酚A似 乎是一种有效的去除6种类型的粉末活性炭碳（PAC）治疗过程的物质，Yoon et al. （2003）并发 现，31%—99%的双酚A在地表水模型条件下，激活碳量为5 —15毫克/升可能被删除。

这种作川的 结果是,在吸附动力学和等温线的初始pH值也能被检査（Bautista-Toledo et al., 2005; Tsai etal., 2006a） o大多数商用酚的一个优势是具有不容易被双酚A分子穿透的微孔，和商用酚相比, CHK-3拥有一个大的比表面积（超过1000H12/适当的中尺度孔径和孔容，并显示优于激活碳对 各种有机污染物的吸附性能Asouhidou et al., 2009; Shi et al. , 2009; Ji et al., 2010） 作为吸附剂，CMK-3比商业活性炭具有更高的吸收率和较大的吸附容量，一些专家研究了壬基酚醸 （NPE）的吸附行为，发现其母体化合物的内分泌干扰物，超过CMK-3,把NPE从水相中分离出来, 然而据我们所知，双酚A的吸附行为对CMK- 3尚未有明确的研究在本论文中，我们使用CMK-3, CMK- 3具有有序介孔结构和孔径分布窄，以介孔分子筛SBA-15 为模板，并调查双酚A对于EDC, BPA的脱除1材料和方法1. 1 制备 CMK- 3研究表明，SBA- 15是反应得到的，（1998年）简言之，4.0克的三嵌段共聚物被解 散在30克去离子水和120克的盐酸溶液（2摩尔/升）中，于40 °C温度下搅拌。

由此 产生的解决方案，将8. 50克正硅酸乙酯在同样条件下搅拌20小时，最斤的混合物转入 聚四氟乙烯高压灭菌器，在100°C静置两大，通过固液分离过滤，用去离子水清洗，在 室温下干燥，最后在500°C焙烧6个小时，从而在1 °C/mi n的升温速率下获得SBA-15 使用SBA -15作为模板获得介孔碳CMK- 3,在一个典型的合成工艺，一种解决方案是， 在5克去离子水中加入1克SBA-15,来溶解1克蔗糖和0. 02毫升浓硫酸该混合物放 置于烘箱中在100°C条件下加热6个小时，然斤把温度提高到160°C继续加热6小时 使用相同的干燥过程，加入0.64蔗糖，在0.01毫升浓硫酸、5克水中，分别在100°C 和160°C对样品进行处理CMK- 3在加热速率1°C /分钟、氮气气氛、900°C条件下加热, 完成了热解炭化取出硅模板，碳硅复合材料在室温时用氢氟酸洗净，获得游离碳产品 试样，然后过滤，用乙醇洗涤，最后在120°C的温度下干燥1.2表征据X射线衍射（XRD）图谱记录，用铜的K “在Bruker D8 ADVANCE衍射仪（德国） 中做实验，用一个FEI Tecnai- 20仪（美国）在200千伏做试验，可以获得透射电镜 显微镜（TEM）影像。

于-196°C,在Micromeritics ASAP2010仪（美国）中获得了吸 附氮脱附等温线,CMK- 3的Zeta潜在利用价值用德萨纳米粒了分析仪可以衡量（Beckman Coulter 美国）1・3吸附实验批量实验是在一个以135r/min转速的摇床中进行，在动力吸附学实验，10毫克CMK- 3或PAC,置于容积为200毫升的三角瓶，此瓶中含有初始浓度为25毫克/升的双酚A, 同时，再往瓶中加入100毫升双酚A,温度保持在25°C,样品在特定的时间做做试验16 小时或者18小时在容量为250毫升的瓶中（含有200毫升双酚A溶液），进行等温线 实验对等温线的研究表明，可以由不同的初始吸附浓度（Bautista-Toledo et al. , 2005; Liu et al 2006）或吸附剂的用量（Fukuhara et al., 2006; Yu et al. 2008）在最近 的研究中，CMK- 3剂量从1 — 17.5mg/L和初始浓度为25mg/L双酚A混合，吸附温度保 持在10°C、25°C或40°Co当反应达到平衡后，用0.22米的PTFE膜对样品进行了筛选， 并立即用分光光度法分析（DR5000,哈希，美国）在275纳米，根据计算得BPA的吸附 能力为（1）：q 广（G）-QWMq （mg/g）为平衡吸附量，Cn （mg/L） , C （mg/L）分别为双酚A初始浓度和平衡 e 0 e浓度，V（L）为溶液体积，M（g）为溶液质量。

2结果与讨论2・1特征在平行孔的方向，所有孔都成六角形状排列，而在垂直孔的方向上，碳孔晶格条纹结 构的图像如下所示（图1）,纳米碳棒的通道由碳的微孔内的SBA- 15墙有序互联图1 CMK- 3介孔结构TEM图像采用X射线衍射的方法表征纯净的CMK- 3介孔材料(图2),我们发现衍射峰分别从0.6到4.5指数递增，成二维六角形对称，观察到有三个明显的衍射峰 1.05, 1.76 和 2.03,对应横坐标为(001) , (110),和(200),证明了 CMK- 3 的六方有序结构用布鲁诺尔-埃米特-柜员机(BET)方法，利用朗缪尔理论知延K单层 分子吸附,到多层吸附(Gregg and Sing, 1982),是用来计算了 CMK- 3的表面积和PAC 氮吸附等温线表明(图3a) , CMK- 3材料与III发生一个类似于IV型滞后环类型的反 应，65 - 0. 80o用巴雷特-乔伊纳-Halenda (BJH)方法计算表明，其孔结构是 均匀的，并与孔隙凝结，孔结构分布如图(图3b),这是基于Kelvin方程得出的结论 (Gregg and Sing, 1982) o对应的CMK- 3孔径分布很狭窄,中心波长为4. 9nm,检测了 CMK- 3和PAC的性能，包括表面的特殊区域，孔隙体积和孔尺寸(如表格1)表明，和 商业的 PAC(780 m2/g, ,0. 058 m3/g)相比,CMK- 3 有一个很大的 BET 麺 积(920n)2/g), 空隙大小(1.309cm3/g),此被认为是与化学性能有关的很重耍的因素。

^ug Qunlc>(Tre) Xj 一乂55二二-"-CMK-3OJ 02 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 LO图3氮气吸附等温线(a)和BJH孔径分布CMK- 3和PAC (b)项CMK- 3和PAC吸附剂的结构性能吸附剂BET表面积(m2/g)BJH孔直径(nm)孔体积(cm3/g)CMK-39204. 871.309PAC7803. 060. 058注意：根据BJH方法测得2. 2双酚A的动力吸附学双酚A在PAC和CMK- 3动力吸附的起始浓度是25mg/L, PH=6.8±0. 1,由图4知, 双酚A在CMK- 3吸附特点是在60min之内，相比较而言，双酚A在PAC的吸附就慢多 T,需要 480mino为了研究双酚A的化学吸附性能，其吸附过程被认为是-•级和二级的动力学关系， 而Lagergren方程通常用于假设为一级动力学反应(Lagergren, 1898)1山(么一4)/么=・伸 (2)其中，q°(mg/g)为双酚A的吸附能力,q,为双酚A的吸附时间，心仃/血“ 一级动 力学反应的是级数恒定不变的假设反应为二级反应，其中的各种吸附率控制化学吸附(Ho and McKay, 1999),其反应可以用以下式子(3) (Ho and Mckay, 1998)表示:t 1 1 z —tq’We =么 (3)参数和q分别是以t/q«和q。

mg/g)为双酚的吸附能力，qe (mg/g)为双酚A的吸 附时间，k2 (g/mg . min)为假设的二阶常数为坐标的曲线的截距和曲线斜率，当t为 t%时，双酚A的吸附能力为%么,W 公式为(4)；最初的吸附速度为h(mg/g -min), 可知最初的吸附时间(t二0, q二0)，可得用(5)式(Tsai etAl, 2006a)表示q的确切 e e含义：么⑷h= k2q^⑸(m?u) wspgospv50图4 双酚A在CMK- 3和PAC上随时间的分辨吸收正如图5所示，假设反应为二阶模型拟合的动力学数据比一•阶模型更准确，参数描 述CMK- 3和活性炭的吸附过程列在表2中较高的速率常数，初始吸附率，并降低了 CMK- 3的半衰期，表现出吸附剂BPA更好的去除率这可能是由于在有限接触吋间内， 在水中能实现消除CMK- 3上的更多电子表2假设为二阶参数的双酚A吸附CMK- 3和活性炭吸附剂q (exp) r(mg/g)q° (cal)(mg/g)^2(g/mg ・ min)t%(min)H(g/mg • min)R2CMK-31861800. 0004911.3150. 90.997PAC1781640. 0001540. 74.00.937q （exp）:双酚A的吸附能力（实验数据）；q/cal）:双酚A的吸附能力（佔算数据八k?：。