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論文

丙烯酸改質水熱合成碳、生物碳、活性碳吸附重金屬之研究

張晉瑋

中原大學 環境工程學系

2019

本研究以柚木和生薑作為原料，透過簡易的前處理技術製成粉末狀，再分別進行第一步驟水熱合成法製成水熱碳，第二步驟利用水熱碳在800oC缺氧環境下製成生物碳，及使用K2CO3活化水熱碳製成活性碳，並對三種不同型式的碳材料以丙烯酸進行接枝實驗，以提升對重金屬銅、鉛、鎘的吸附能力。所有碳材料經SEM、EDS、XPS、BET、FTIR鑑定其基本性質，在常溫下對三種不同重金屬Cu2+、Pb2+、Cd2+進行吸附實驗，並比較接枝前後之吸附量差異。 經由SEM顯示，部分碳材料接枝後表面均由粗糙面轉變為圓滑面，由EDS、XPS顯示，碳材料內層及表層主要元素為C、O，活性碳含有微量之K存在，經過接枝程序後皆增加了Na、Ce，由BET顯示，屬於低表面積之碳材料經由接枝程序後可增加微量之表面積，屬於高表面積之碳材料則會降低表面積，由FTIR顯示，碳材料表面皆含有COOH基團存在，經由COOH基團的增加可以提供更多錯合能力或離子交換來吸附重金屬。吸附測試結果得知，經過接枝程序之所有碳材料吸附量皆可得到提升，由Langmuir方程式計算出碳材料對重金屬之最大吸附量，接枝前後最佳碳材料排序為水熱碳>活性碳>生物碳，接枝前後重金屬最佳吸附量排序為Cu2+ > Cd2+ > Pb2+。 對Cu2+、Cd2+、Pb2+最佳吸附量依序為169 mg/g、175.4 mg/g、323 mg/g，由吸附實驗結果得知吸附機制主要為錯合能力其次為離子交換。以柚木及生薑兩種原料作比較，以柚木製成之碳材料較佳。

水熱合成碳、生物碳、活性碳、接枝、丙烯酸、重金屬、hydrochar、biochar、activated carbon、grafting、acrylic acid、heavy metals

https://hdl.handle.net/11296/5sm44x