生物質活性炭制備及性能研究

第1章活性炭概述1
1.1活性炭理論1
1.1.1活性炭簡介1
1.1.2活性炭的發(fā)展2
1.1.3活性炭的吸附理論3
1.1.4影響活性炭吸附的因素4
1.1.5活性炭的應用現(xiàn)狀5
1.2活性炭的制備8
1.2.1原材料8
1.2.2炭化方法10
1.2.3活化方法11
1.2.4改性方法11
1.2.5模板合成方法13
1.3活性炭的特點14
1.3.1活性炭的結構14
1.3.2活性炭的性能14
1.4活性炭的表征方法15
1.4.1物理性質的表征方法15
1.4.2化學性質的表征方法16
1.5活性炭的再生18
1.5.1物理再生法18
1.5.2化學再生法19
1.5.3生物再生法20
1.5.4其他再生法21
1.6活性炭的研究進展22
1.6.1活性炭研究的發(fā)展趨勢22
1.6.2生物質活性炭的研發(fā)現(xiàn)狀22
參考文獻24

第2章制備生物質活性炭的原材料30
2.1生物質原材料30
2.1.1生物質原材料的來源32
2.1.2生物質原材料的類型33
2.1.3生物質原材料的主要組成34
2.1.4生物質原材料的結構分析38
2.1.5生物質原材料的特點40
2.1.6生物質原材料的利用途徑41
2.2生物質原材料的性能測定43
2.2.1灰分的測定43
2.2.2揮發(fā)分的測定43
2.2.3含水率的測定43
2.2.4固定碳含量的測定44
2.2.5熱重分析計算44
2.3生物質資源化44
2.3.1生物質資源化的意義44
2.3.2生物質資源化的利用現(xiàn)狀47
2.3.3生物質資源化技術49
2.3.4生物質資源化的發(fā)展方向55
2.3.5生物質資源的應用現(xiàn)狀57
2.3.6生物質活性炭的研究進展59
參考文獻59

第3章生物質活性炭的制備及評價66
3.1生物質活性炭的制備方法66
3.1.1原材料預處理67
3.1.2炭化方法67
3.1.3活化方法73
3.1.4加熱方法75
3.1.5化學氣相沉積法76
3.2制備生物質活性炭的活化方法77
3.2.1藥劑化學活化方法78
3.2.2氣體物理活化方法89
3.2.3化學物理活化方法94
3.2.4其他活化方法95
3.3生物質活性炭的改性方法97
3.3.1表面性質改性法97
3.3.2表面氧化改性法98
3.3.3表面還原改性法99
3.3.4負載物質改性法100
3.3.5低溫等離子體改性法101
3.3.6其他改性方法101
3.4生物質活性炭的評價方法102
3.4.1吸附容量102
3.4.2吸附速率102
3.4.3吸附選擇性103
3.4.4再生性103
3.4.5經濟性103
參考文獻104

第4章生物質活性炭的性能研究112
4.1生物質活性炭的物理性質112
4.1.1粒度分布112
4.1.2密度和強度113
4.1.3孔隙結構113
4.1.4總孔隙度和大孔容積115
4.1.5比表面積116
4.2生物質活性炭的化學性質117
4.2.1元素組成117
4.2.2表面官能團118
4.2.3表面酸堿性119
4.2.4表面吸附性質121
4.3生物質活性炭的表征分析123
4.3.1傅里葉變換紅外光譜（FTIR）124
4.3.2比表面積及孔分布（BET）128
4.3.3掃描電子顯微鏡（SEM）135
4.3.4X射線衍射分析（XRD）137
4.3.5能譜分析（EDS）139
參考文獻140

第5章生物質活性炭的吸附理論143
5.1概述143
5.2生物質活性炭的靜態(tài)吸附理論144
5.3生物質活性炭的動態(tài)吸附理論145
5.3.1生物質活性炭動態(tài)穿透曲線145
5.3.2生物質活性炭動態(tài)穿透曲線的應用148
5.3.3生物質活性炭動態(tài)穿透曲線方程的建立155
5.3.4生物質活性炭的動態(tài)穿透模型157
5.4生物質活性炭的吸附熱力學159
5.4.1吸附熱力學基本原理159
5.4.2吸附等溫線159
5.4.3等溫吸附平衡圖164
5.4.4吸附熱力學平衡常數165
5.4.5吸附過程的熱力學函數165
5.5生物質活性炭的吸附動力學167
5.5.1概述168
5.5.2吸附傳質過程169
5.5.3吸附動力學模型（或方程）170
5.5.4吸附反應控制機理173
5.5.5吸附反應傳質模型175
參考文獻177

第6章生物質活性炭的再生利用180
6.1再生原理182
6.2物理再生法183
6.2.1加熱再生法183
6.2.2超聲波再生法184
6.2.3微波輻射再生法185
6.3化學再生法185
6.3.1化學藥劑再生法185
6.3.2濕式氧化再生法187
6.3.3電化學再生法188
6.4生物再生法189
6.5其他再生法189
6.5.1臭氧氧化再生法189
6.5.2光催化再生法190
6.5.3超臨界流體再生法190
6.6再生經濟分析及評價191
6.6.1再生經濟分析191
6.6.2再生經濟評價192
參考文獻192

第7章生物質活性炭的檢測193
7.1生物質活性炭的主要檢測指標193
7.2生物質活性炭的性能檢驗193
7.2.1物理性能檢驗194
7.2.2化學性能檢驗195
7.2.3吸附性能檢驗195
7.3生物質活性炭微觀結構的檢測197
7.3.1比表面及孔結構的檢測198
7.3.2孔容積的檢測198
7.4生物質活性炭應用模擬評價檢驗198
參考文獻199

第8章生物質活性炭的應用200
8.1生物質活性炭在氣相吸附中的應用200
8.1.1在煙氣脫硫脫氮方面的應用201
8.1.2吸附二氧化碳氣體的應用202
8.1.3吸附有機氣體的應用204
8.2生物質活性炭在液相吸附中的應用204
8.2.1城市給水處理方面的應用205
8.2.2城市污水處理方面的應用206
8.2.3工業(yè)廢水處理方面的應用206
8.2.4含磷廢水處理方面的應用254
8.3生物質活性炭在土壤修復中的應用257
8.3.1生物質活性炭作為土壤改良劑257
8.3.2生物質活性炭作為氣候變化的減緩劑259
8.3.3生物質活性炭提高土壤的保水性能259
8.4生物質活性炭在催化領域的應用259
8.5生物質活性炭在其他方面的應用260
8.5.1生物質活性炭在超級電容器方面的應用261
8.5.2生物質活性炭代替燃料263
參考文獻264