臺灣博碩士論文加值系統

本研究運用水熱碳化綠色製程將廢棄菱角殼製備成菱角活性碳，探討水與菱角殼比例、水熱時間與KOH用量對組織與吸附亞甲基藍之影響。水熱碳化參數有菱角殼與水的浸漬比20、25和30，水熱時間8、10和12小時，KOH與菱角殼的重量比2、3和4。樣品命名為H20K2T8 、H30K2T8、H30K4T8、H20K2T12、H30K2T12、H20K4T12、H25K3T10-1與H25K3T10-2共8個。菱角活性碳之比表面積在1246~1590 m2/g、微孔體積在0.06~0.215 cm3/g，平均孔徑大小在2.07~2.56 nm。水熱時間增加會造成表面積與微孔體積的下降。此外，水的比例增加會導致表面積、平均孔徑與微孔體積的下降；KOH用量增加會造成平均孔徑與微孔體積的增加。在菱角殼與水的浸漬比為20且水合炭與KOH的重量比為2，水熱時間8小時的樣品(H20K2T8)時，獲得1590 m2/g的最高比表面積與0.215 cm3/g的微孔體積。以SEM觀察菱角多孔碳外觀發現，隨著浸漬比與KOH用量越高，活性碳結構較疏鬆，且有大的孔洞。在吸附方面H20K2T8有最佳的吸附效果，效果明顯優於其他菱殼碳。等溫平衡吸附模式中，除了H30K2T12樣品外，Langmuir與Freundlich等溫平衡吸附模式的相關係數(r)皆可達0.90以上。吸附最好的前3個樣品分別為H20K2T8、 H25K3T10-1與 H25K3T10-2其最高單層飽和吸附量(qm)分別為2904、2413與2411。若與BET數據對照可看出其吸附能力歸因於高比表面積與高的微孔體積。

In this study, a green process was used to prepare water chestnut shells activated carbons, and the effects of water to water chestnut shell ratio, hydrothermal time, and KOH amount on the textural properties and adsorption ability of methylene blue (MB) were discussed. The hydrothermal carbonization parameters include the immersion ratio of water-trapped water chestnut shells of 20, 25, and 30, hydrothermal time of 8, 10, and 12 hours, and the weight ratio of KOH to water shells of 2, 3, and 4. The samples were named as H20K2T8, H30K2T8, H30K4T8, H20K2T12, H30K2T12, H20K4T12, H25K3T10-1, and H25K3T10-2. The textural properties of the water chestnut activated carbons were in the range of surface area 1246~1590 m2/g, micropore volume 0.06~0.215 cm3/g, and average pore size 2.07~2.56 nm. The increase of hydrothermal time resulted in the decrease of surface area and micropore volume. The increase of immersion ratio of water-trapped water chestnut brought the decreases of surface area, average pore size, and micropore volume. The increase of KOH amount led to the increases in average pore size, and micropore volume. From the SEM images, it was found that as the impregnation ratio and the amount of KOH are higher, the activated carbon structure is looser with larger pores. The H20K2T8 had the largest adsorption amount of MB. Except for H30K2T12, the adsorption data of MB of all samples would be fitted in Langmuir and Freundlich's isothermal equilibrium adsorption models. It can be seen that the micropore volume and the specific surface area have a great effect on the adsorption of MB.

摘要 I
Abstract III
致謝 V
表目錄 VIII
圖目錄 X
第一章、緒論 1
1.1、前言 1
1.2、研究動機與目的 1
1.3、論文架構 1
第二章、文獻回顧 3
2.1、生物活性碳應用 3
2.1.1 水熱碳化法製備生物活性碳 3
2.1.2活化 5
2.1.3 活性碳吸附原理 6
第三章、實驗方法與步驟 7
3.1、實驗藥品、設備與分析儀器 7
3.2、掃描式電子顯微鏡（SEM） 8
3.3、比表面積與孔隙分佈分析儀(BET) 9
3.4可見光光譜儀 11
3.5、等溫吸附模式 11
3.5、吸附實驗檢測方法 13
3.6、實驗步驟與流程 15
3.6.1 活性碳製備實驗流程 15
第四章、結果與討論 17
4.1、菱角殼活性碳(菱殼碳)製備曲面反應法 17
4.2、 菱殼碳SEM形貌 20
4.3、菱殼碳吸附能力 23
第五章、結論 41
參考文獻 43

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