表面功能化活性炭的制备及应用开题报告

1. 研究目的与意义

研究的目的：本实验通过对活性炭进行表面官能团修饰，使其具有特殊的吸附性能和催化性能，如可以用于对废水中金属离子的吸附和作为固体酸催化剂，并对活性炭吸铁离子过程的热力学与动力学进行研究，探讨其吸附能力的强弱条件，为改性活性炭在水处理领域的应用提供理论基础。

研究的意义：该研究具有新颖性，方法简单，占地面积小，操作容易，效果稳定，处理后废水可循环、可再生使用，吸附效果具有明显的优势，而用高分子树脂吸附，由于铁离子和树脂有强吸附作用，树脂难于再生，容易引起发生树脂铁离子中毒，价格高。

2. 国内外研究现状分析

国内研究概况：我国对活性炭吸附离子的研究比比皆是，武汉工程大学化工与制药学院的周玉新教授采用静态实验法研究了d001树脂吸附铁离子的反应机理，在实验条件下分别用朗格缪尔(langmiur)和弗伦德利希(freundlich)等温吸附模型分析了d001树脂对铁离子的吸附热力学过程，发现langmuir方程有更高的相关性，能够更好地拟合树脂吸附铁离子的过程。热力学函数g＜0表明d001树脂吸附铁离子过程能够自发进行；h＞0表明离子交换过程为吸热过程，s＞0表明吸附过程的熵变是增大的。准二级动力学模型能够很好拟合d001树脂吸附铁离子的过程并且其相关系数在0．99以上，树脂对铁离子的吸附过程主要速率控制过程为颗粒扩散。

还有武汉科技大学化学工程与技术学院的万柳，徐海林等通过对现有活性炭处理重金属废水技术进行了综述，详细讨论了该技术的各项参数，包括：活性炭的选择及预处理、废水的ph值、停留时间、活性炭用量和吸附柱的运行条件等，并简要介绍了活性炭吸附处理重金属废水的吸附机理。告诉我们在采用活性炭处理重金属废水之前，应先在了解重金属废水物化特性的基础上，综合考虑影响活性炭吸附重金属离子吸附效果的五大因素，对处理的重金属废水进行反复实验以确定最佳工艺条件，必要时可依据活性炭对重金属离子的吸附机理有目的性的对所使用的活性炭进行改性处理或是调整工艺参数，以求达到最佳处理效果，同时还应考虑活性炭的再生和重金属的回收问题，以降低处理成本并获得最大的经济效益。

国外研究概况：国外的研究也十分普遍，如马里加大学的化学工程学院的j.bedia,r.ruiz-rosas,j教授在一研究中通过用磷酸化功能化的活性炭作为异丙胺脱水反应的催化剂对其进行动力学的研究。利用酸活碳作为异丙胺丙烯的选择性催化脱水的催化剂。酸活化碳是通过活性炭与磷酸的化学活化直接制得，即生成磷酸化功能化活性炭,不需要通过活性炭表面的化学氧化将酸表面组织在补充阶段进行合并，并且研究了催化脱水的异丙胺在不同活化条件和表面氧组织时的影响，由于碳表面残余的磷基具有较高的热稳定性，因此大麻中所残留的含有磷酸的化学活化物质会使碳具有较高的表面酸度。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1）h3po4/ac的制备（考察焙烧温度、p/c比对磷酸根负载量的影响）

2）h3po4/ac的表征（比表面积、孔容、亚甲基蓝的吸附值、表面官能团的测定、xps等）

4. 研究创新点

该研究具有新颖性，方法简单，占地面积小，操作容易，效果稳定，处理后废水可循环、可再生使用，吸附效果具有明显的优势，而用高分子树脂吸附，由于铁离子和树脂有强吸附作用，树脂难于再生，容易引起发生树脂铁离子中毒，价格高。