改性活性炭吸附水中典型重金屬的試驗研究.pdf

1、使用受重金屬污染的水會對人體健康產(chǎn)生較大危害，吸附法是去除水中重金屬的常見方法之一?；钚蕴课揭蚓哂胁僮骱唵?、來源廣泛等優(yōu)點常被用于飲用水深度處理和突發(fā)水污染的應急處理等，但常規(guī)活性炭吸附性能較差，包括吸附容量較小、吸附速率較慢、有效pH范圍較窄等，為提高常規(guī)活性炭對水中重金屬的去除效果，采用氧化-負載組合工藝對常規(guī)活性炭進行表面改性，并探討了改性活性炭的表面物化性質及其對水中Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能和作用機理。
　　論文

2、主要研究內容和結論如下：
　　1）考察了不同材質活性炭（木質、椰殼、煤質）的性能參數(shù)對水中Cr(Ⅵ)吸附效果的影響，并結合三種活性炭的表面性質及經(jīng)濟實用性進行對比分析。其中木質粉末炭雜質含量少、價格適中，且pHPZC值最大、表面酸性官能團含量最高，有利于對水中帶負電的Cr(Ⅵ)的吸附去除。故選擇木質粉末炭作為改性研究對象。
　　2）以HNO3和H3PO4為氧化劑，F(xiàn)eCl3為負載物對AC-0（經(jīng)預處理的木質炭）進行組合改性（

3、記為ACNF、ACPF），并利用SEM、BET、FT-IR、XRD及Boehm滴定等方法對改性活性炭的表面物化性質進行了表征。結果表明，氧化侵蝕與鐵的負載對活性炭的孔結構影響相對較小，改性前后活性炭的比表面積、微孔、總孔體積和平均孔徑的大小順序為AC-0>ACPF>ACNF；ACNF和ACPF上負載的鐵分別以赤鐵礦和針鐵礦為主，其鐵負載量分別為0.231和0.144mg/g。兩種酸與FeCl3的氧化作用使活性炭表面化學性質（官能團）變化

4、較大，與AC-0相比，ACNF和ACPF的表面總酸性平均增加了1.2275mmol/g，增幅為81％以上；與單純氧化改性的AC-N相比，ACNF表面總酸性增加了0.946mmol/g，增幅為52.7%。組合改性保持了活性炭原有發(fā)達的孔隙結構，而表面官能團與負載氧化物的含量顯著提高。
　　3）以Cr(Ⅵ)去除率為指標，分別對不同氧化劑的組合改性條件進行正交試驗優(yōu)化，通過靜態(tài)吸附實驗研究了不同水質條件下改性活性炭對Cr(Ⅵ)吸附的影響

5、，并通過等溫線模型、動力學模型擬合及熱力學研究對Cr(Ⅵ)的吸附數(shù)據(jù)進行分析。結果表明，兩種氧化劑對應的最優(yōu)改性條件均為：氧化劑濃度10%，負載液濃度0.05mol/L，反應溫度60℃，反應時間6h。水的pH是影響Cr(Ⅵ)吸附效果的主要因素，酸性條件下改性活性炭具有較高的Cr(Ⅵ)吸附能力。AC-0和ACNF對Cr(Ⅵ)的吸附符合均質吸附模式，而ACNF存在異質吸附。由于表面酸性官能團含量的增加以及負載鐵氧化物的吸附力作用，改性后活性

6、炭的吸附性能提高，AC-0、ACNF和ACPF的Cr(Ⅵ)最大吸附量qm分別為7.087、66.890和19.279mg/g；吸附30min時，AC-0、ACPF和ACNF的Cr(Ⅵ)吸附去除率分別為10.3%、33.3%和29.7%。
　　4）以Cd(Ⅱ)為去除對象，利用同樣方法分析了HNO3與FeCl3組合改性活性炭對陽離子態(tài)重金屬的吸附行為。結果表明，最佳改性條件為：HNO3濃度10%，F(xiàn)eCl3濃度0.05mol/L，反應