摘 要

实验本次采用催化活化的方法，以废旧离子交换树脂为原料，硝酸铈为催化剂，来制备活性炭。实验考察了活化温度、活化剂的负载量对活性炭制备的影响，用亚甲基蓝来测定活性炭的吸附性能。实验发现，在活化温度为700摄氏度，硝酸铈负载量为0.5g时制备出的活性炭吸附性能最佳。离子交换树脂是聚烯类有机化合物，在达到使用寿命时，必须进行更换，从而产生大量的废旧离子交换树脂，若不进行合理有效地处理，必然会造成巨大的环境污染。利用废旧离子交换树脂来制备活性炭，不仅能避免环境的污染，同时也是资源的二次利用，避免了资源的浪费，因而，以废旧离子交换树脂制备活性炭具有长远的意义。

关键词：活性炭，吸附，离子交换树脂

The study on preparation of activated carbon from

waste ion exchange resin

Abstract

The catalytic activation method was used in this experiment.Activated carbon was prepared from waste ion exchange resin as raw material and cerium nitrate as catalyst.The effects of activation temperature and loading amount of activator on the preparation of activated carbon were investigated, and the adsorption properties of activated carbon were determined by methylene blue.The experimental results show that the activated carbon adsorption performance is the best when the activation temperature is 700 degrees Celsius, and the amount of cerium nitrate is 0.5g.Ion exchange resin is a polyene class of organic compounds, when they reach service life must replace, resulting in a large number of abandoned ion exchange resin, if not reasonable and effective treatment, will cause great environmental pollution.Using waste ion exchange resin for the preparation of activated carbon, not only can avoid pollution to the environment caused by the, also resources as well as the secondary utilization, avoid the waste of resources, therefore, to waste ion exchange resins in the preparation of activated carbon has a long-term significance.

Abstract

Abstract

Key Words： Activated carbon adsorption ion exchange resin

.

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 活性炭的性质 1

1.2 活性炭的制备原料 1

1.3 活性炭的活化方法 2

1.3.1 物理活化法 2

1.3.2 化学活化法 3

1.3.3其它活化法 4

1.4 制备工艺对孔径分布的影响研究 4

1.4.1炭化时间的影响 4

1.4.2炭化温度的影响 4

1.4.3活化方法的影响 4

1.4.4活化时间的影响 5

1.5 用废旧离子交换树脂制备活性炭 5

1.6 本课题的选题意义和主要研究内容 5

第二章 实验部分 6

2.1实验仪器与试剂 6

2.2 实验方法 6

2.2.1 用废弃离子交换树脂制备活性炭 6

2.2.2 亚甲基蓝吸附试验 6

2.3 实验内容 7

2.3.1用废旧离子交换树脂制备活性炭 7

2.3.2 亚甲基蓝吸附实验 8

第三章 结果与讨论 9

3.1烧制的活性炭样品 9

3.2 绘制亚甲基蓝标准曲线 9

3.3离子交换树脂负载前后的质量变化 10

3.4 用活性炭测定样品的吸附性能 10

第四章 结论与展望 13

4.1 结论 13

4.2 展望 13

参考文献 14

致谢 16

绪论

1.1 活性炭的性质

相比较于其它材料，活性炭的微观结构是二维有序的六角形晶格结构。这种结构使得活性炭具有发达的微孔结构从而获得巨大的比表面积，这让它获得了超强的物理吸附性能，活性炭的吸附还体现在超强的化学吸附上，活性炭的化学吸附具有专一性，活性炭表面的官能团能可以选择性的跟某些物质发生反应，因而，活性炭也被广泛应用于水中某些特定物质的去除。除此之外，活性炭还具有很强的耐酸碱性和耐高温性。

1.2 活性炭的制备原料

活性炭的制备一般分为两类：一是制造能够大规模使用的标准活性炭，这类活性炭通常价格较低，吸附性能并不是非常出色，能够满足吸附性要求不高的场合；另一类是制备具有特殊用途的特种活性炭，它们一般要求更强的吸附性能，使其能够满足强度更大的吸附任务。这类活性炭的制备相对困难，工艺更加复杂，其原料的选择也更加苛刻，成本也相对较高。

可以作为制备活性炭的原料多种多样，矿物类原料（主要指煤质原料）主要有无烟煤、煤泥^[1]、褐煤及石油焦^[2]及煤基类等；植物类原料主要有核桃壳、木材^[3][4]、果壳^[5,6]、竹质、农作物秸秆^[7,8]、含碳废渣等。除此之外，还有塑料类原料和一些其它类别的原料可作为制备活性炭的原料。所有制造活性炭的原料都有一个共同点，那就是都为含碳物质。

随着社会的发展，人们生产能力的不断进步，生产方式也变得更加先进，活性炭被应用于各个方面，以前不能处理的问题或者很难处理的问题，现在可以利用活性炭轻松解决，活性炭强大的吸附性能被人们运用到了各个领域，活性炭的需求也在的不断增大，推动了整个活性炭产业的发展。活性炭产业的高速发展，新型的活性炭被不断的开发出来，活性炭的制备手段和工艺也在不断进步，传统的活性炭制备原料已经无法满足人们的需要，一些制备活性炭的新型原料^[9,10]也被不断开发出来。除了传统的农作物秸秆、石油产品等被用来作为活性炭的制备原料外，近年来一些化工废料甚至高分子材料也被用来制备活性炭，以合成树脂、合成纤维等高分子材料 (例如酚醛树脂、聚丙烯腈、磺化苯乙烯－二乙烯苯树脂等) ^[11~13]为原料，用高温热解法制备活性炭的方法成为研究热点之一， 由于高分子材料组成元素单一，以其为原料制备的活性炭几乎不含杂质，性能可重复性^[14]强，除此之外还有优良的孔径分布可控性。

韩彬等人^[15]采用化学活化法，经2%NaOH浸泡的稻草秸秆清洗干后，按照与磷酸氢二铵1:5的比例在其中浸渍24h，经干燥后在200℃空气中预氧化2h，然后在700℃的碳化炉中并在氮气保护环境下活化1h，制备出稻秆活性炭。经测试，比表面积和碘吸附值分别达到了1078.21m²/g和672mg/g.