生物质衍生碳材料的制备及其性能研究

本书主要介绍了生物质衍生碳材料的研究进展、微波法制备生物质衍生碳材料的工艺优化研究，以及添加不同生物质对污泥衍生碳材料的影响，重点介绍了污泥和农林生物质衍生碳材料对工业染料的吸附动力学和吸附热力学等吸附机理，并介绍了生物质衍生碳材料的再生技术。
本书紧密结合本学科的前沿进展和应用前景，具有一定的创新思想和科学价值，可供生物质资源化利用、碳材料制备和应用、染料废水处理等领域的工程技术人员、研究人员和管理人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、资源循环科学与工程、化学工程及相关专业师生参阅。

任晓莉，太原工业学院教授，天津大学化工学院化学工程专业博士，天津大学环境学院博士后，主持省（厅）级课题3项，主持横向项目3项，发表学术论文30多篇，其中被SCI或EI收录10多篇，获授权国家专利7项，出版过专著《常压湿法和生化技术治理氮氧化物废气》。

第1章绪论1
1.1生物质材料1
1.1.1生物质材料的定义1
1.1.2生物质材料的分类4
1.1.3生物质材料的应用7
1.2生物质衍生碳材料11
1.2.1生物质衍生碳材料的制备方法11
1.2.2生物质衍生碳材料的研究现状15
1.2.3发展生物质衍生碳材料的意义18
参考文献19

第2章微波热解法制备污泥衍生碳材料23
2.1剩余污泥简介23
2.1.1剩余污泥的来源23
2.1.2剩余污泥的危害23
2.1.3剩余污泥的处置方法24
2.1.4剩余污泥制备衍生碳材料的研究进展26
2.2污泥衍生碳材料制备实验27
2.2.1实验材料、试剂和仪器27
2.2.2实验方法28
2.3微波法制备污泥衍生碳材料的影响因素31
2.3.1微波热解时间对吸附性能的影响31
2.3.2微波热解功率对吸附性能的影响32
2.3.3活化剂添加量对吸附性能的影响32
2.3.4响应面法优化制备工艺条件32
2.3.5最佳工艺方案验证37
参考文献37

第3章微波热解法制备落叶衍生碳材料40
3.1落叶简介40
3.1.1传统落叶处理方式40
3.1.2落叶资源化处置国内外研究进展42
3.2落叶衍生碳材料制备实验44
3.2.1实验材料、试剂和仪器44
3.2.2实验方法44
3.3微波热解法制备落叶衍生碳材料的影响因素45
3.3.1热解时间对吸附性能的影响45
3.3.2微波热解功率对吸附性能的影响46
3.3.3氯化锌添加量对吸附性能的影响46
3.3.4响应面法优化制备工艺条件47
3.3.5最佳工艺方案验证50
3.4落叶衍生碳材料的表征50
参考文献51

第4章污泥衍生碳材料的制备53
4.1污泥衍生碳材料的制备流程53
4.2酒糟-污泥衍生碳材料53
4.2.1孔隙结构特征54
4.2.2BJH孔径分布曲线54
4.2.3N2吸附-脱附曲线55
4.2.4红外光谱图55
4.3花生壳-污泥衍生碳材料57
4.3.1孔隙结构特征57
4.3.2BJH孔径分布曲线58
4.3.3N2吸附-脱附曲线58
4.3.4红外光谱图59
4.4废纸屑-污泥衍生碳材料60
4.4.1孔隙结构特征61
4.4.2BJH孔径分布曲线62
4.4.3N2吸附-脱附曲线62
4.4.4红外光谱图63
4.5锯末-污泥衍生碳材料64
4.5.1孔隙结构特征65
4.5.2BJH孔径分布曲线65
4.5.3N2吸附-脱附曲线66
4.5.4红外光谱图67
4.6秸秆-污泥衍生碳材料68
4.6.1孔隙结构特征68
4.6.2BJH孔径分布曲线69
4.6.3N2吸附-脱附曲线70
4.6.4红外光谱图70
4.7添加不同生物质制备污泥衍生碳材料的比较71
参考文献72

第5章农林生物质衍生碳材料对橙黄G的吸附74
5.1概述74
5.1.1农林生物质简介74
5.1.2橙黄G结构及应用75
5.1.3橙黄G染料废水处理研究进展75
5.2农林生物质衍生碳材料吸附橙黄G实验77
5.2.1实验材料和试剂77
5.2.2实验仪器和设备77
5.2.3吸附实验77
5.2.4分析与检测78
5.3吸附机理和模型79
5.3.1吸附动力学79
5.3.2吸附等温线80
5.3.3吸附热力学80
5.4花生壳衍生碳材料对橙黄G的吸附81
5.4.1投加量对橙黄G吸附的影响81
5.4.2吸附时间对橙黄G吸附的影响82
5.4.3吸附温度对橙黄G吸附的影响83
5.4.4pH值对橙黄G吸附的影响83
5.4.5吸附动力学84
5.4.6吸附等温线86
5.4.7吸附热力学87
5.5秸秆衍生碳材料对橙黄G的吸附88
5.5.1投加量对橙黄G吸附的影响88
5.5.2吸附时间对橙黄G吸附的影响89
5.5.3吸附温度对橙黄G吸附的影响89
5.5.4pH值对橙黄G吸附的影响89
5.5.5吸附动力学90
5.5.6吸附等温线92
5.5.7吸附热力学94
5.6落叶衍生碳材料对橙黄G的吸附94
5.6.1投加量对橙黄G吸附的影响94
5.6.2吸附时间对橙黄G吸附的影响95
5.6.3吸附温度对橙黄G吸附的影响96
5.6.4pH值对橙黄G吸附的影响96
5.6.5吸附动力学96
5.6.6吸附等温线99
5.6.7吸附热力学100
5.7锯末衍生碳材料对橙黄G的吸附101
5.7.1投加量对橙黄G吸附的影响101
5.7.2吸附时间对橙黄G吸附的影响102
5.7.3吸附温度对橙黄G吸附的影响102
5.7.4pH值对橙黄G吸附的影响102
5.7.5吸附动力学103
5.7.6吸附等温线105
5.7.7吸附热力学107
参考文献107

第6章玉米秸秆衍生碳材料对活性染料的吸附109
6.1概述109
6.1.1玉米秸秆的组成109
6.1.2玉米秸秆的产量及应用109
6.1.3玉米秸秆碳材料制备及应用111
6.2玉米秸秆衍生碳材料吸附染料实验113
6.2.1实验材料和仪器113
6.2.2玉米秸秆衍生碳材料的制备114
6.2.3吸附实验114
6.3玉米秸秆衍生碳材料的吸附影响因素115
6.3.1投加量对活性染料吸附的影响115
6.3.2吸附时间对活性染料吸附的影响116
6.3.3吸附温度对活性染料吸附的影响117
6.3.4pH值对活性染料吸附的影响118
6.3.5吸附动力学120
6.3.6吸附等温线124
6.3.7吸附热力学129参考文献130

第7章污泥衍生碳材料对染料的吸附132
7.1概述132
7.1.1染料简介132
7.1.2印染废水的来源及特点133
7.1.3印染废水的污染现状及危害133
7.1.4印染废水的处理方法134
7.1.5吸附法处理印染废水的国内外研究进展135
7.2污泥衍生碳材料吸附染料实验136
7.2.1实验材料和试剂136
7.2.2实验仪器与设备137
7.2.3分析与检测137
7.3污泥衍生碳材料对直接元灰AB的吸附138
7.3.1投加量对直接元灰AB吸附的影响138
7.3.2吸附时间对直接元灰AB吸附的影响139
7.3.3吸附温度对直接元灰AB吸附的影响139
7.3.4pH值对直接元灰AB吸附的影响140
7.3.5吸附动力学141
7.3.6吸附等温线144
7.3.7吸附热力学146
7.4污泥衍生碳材料对直接大红4BE的吸附148
7.4.1投加量对直接大红4BE吸附的影响148
7.4.2吸附时间对直接大红4BE吸附的影响148
7.4.3吸附温度对直接大红4BE吸附的影响149
7.4.4pH值对直接大红4BE吸附的影响150
7.4.5吸附动力学150
7.4.6吸附等温线153
7.4.7吸附热力学156
7.5污泥衍生碳材料对活性红3BS的吸附156
7.5.1投加量对活性红3BS吸附的影响157
7.5.2吸附时间对活性红3BS吸附的影响157
7.5.3吸附温度对活性红3BS吸附的影响157
7.5.4pH值对活性红3BS吸附的影响158
7.5.5吸附动力学159
7.5.6吸附等温线162
7.5.7吸附热力学165
7.6污泥衍生碳材料对活性黑KN-B的吸附165
7.6.1投加量对活性黑KN-B吸附的影响166
7.6.2吸附时间对活性黑KN-B吸附的影响166
7.6.3吸附温度对活性黑KN-B吸附的影响167
7.6.4pH值对活性黑KN-B吸附的影响168
7.6.5吸附动力学168
7.6.6吸附等温线171
7.6.7吸附热力学173
7.7污泥衍生碳材料对酸性紫48的吸附174
7.7.1投加量对酸性紫48吸附的影响174
7.7.2pH值对酸性紫48吸附的影响175
7.7.3吸附动力学176
7.7.4吸附等温线179
7.7.5吸附热力学181
7.8污泥衍生碳材料对酸性翠蓝2G的吸附181
7.8.1投加量对酸性翠蓝2G吸附的影响181
7.8.2pH值对酸性翠蓝2G吸附的影响182
7.8.3吸附动力学183
7.8.4吸附等温线186
7.8.5吸附热力学188
7.9污泥衍生碳材料对酸性金黄G的吸附188
7.9.1投加量对酸性金黄G吸附的影响188
7.9.2pH值对酸性金黄G吸附的影响189
7.9.3吸附动力学189
7.9.4吸附等温线193
7.9.5吸附热力学195
参考文献195

第8章生物质衍生碳材料的再生197
8.1概述197
8.1.1活性炭概述197
8.1.2活性炭再生方法199
8.1.3活性炭再生技术研究进展200
8.2花生壳和污泥衍生碳材料的制备及吸附203
8.2.1实验仪器和药品203
8.2.2实验方法204
8.3花生壳衍生碳材料的再生205
8.3.1Fenton试剂再生205
8.3.2微波再生210
8.3.3热再生212
8.3.4再生效果比较213
8.4污泥衍生碳材料的再生214
8.4.1酸再生214
8.4.2碱再生215
8.4.3超声波再生216
8.4.4再生率比较218
参考文献219