沙柳基活性炭對(duì)水體中染料和酚類物質(zhì)的吸附研究.pdf

1、有機(jī)酚化合物和陰離子染料種類眾多，應(yīng)用廣泛，主要來(lái)源于制藥、采礦、冶金和染料制備中，是典型的“致畸、致癌、致突變”的污染物?；钚蕴恳蚱渚薮蟮谋砻娣e和豐富的孔結(jié)構(gòu)而成為較好的吸附劑之一。沙柳是我國(guó)鄂爾多斯地區(qū)防風(fēng)固沙的推廣種植植物，3~5年平茬復(fù)壯一次，平茬枝條可作為沙柳材，但下腳料浪費(fèi)嚴(yán)重。本文用NH4H2PO4作活化劑，采用熱解和活化一步進(jìn)行的方法，將沙柳碎屑(NSP)制備成沙柳基活性炭(SPAC)，并將SPAC用于吸附有機(jī)酚(2,4

2、-二氯苯酚(2,4-DCP)、鄰苯二酚(CA)、對(duì)硝基苯酚(p-NP))和陰離子染料(茜素紅(AR))，變廢為寶。
　　首先，考查了活化劑NH4H2PO4的濃度、活化時(shí)間、活化溫度和活化劑浸漬時(shí)間等因素對(duì)制備SPAC的影響。采用紅外光譜(FI-IR)、掃描電鏡(SEM)、比表面積分析儀、X射線粉末衍射(XRD)以及Boehm滴定等方法對(duì)SPAC的結(jié)構(gòu)特征和表面官能團(tuán)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，SPAC的比表面積較大、介孔結(jié)構(gòu)豐富、表面含有

3、-OH、-NH2等官能團(tuán)。
　　其次，通過(guò)單因素靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，研究了SPAC對(duì)有機(jī)酚2,4-DCP、CA、p-NP和陰離子染料 AR的吸附行為?？疾炝宋綍r(shí)間、吸附劑用量、溶液 pH值、溶液初始濃度和溫度對(duì)吸附的影響，找出最佳的吸附條件，并用等溫線擬合和動(dòng)力學(xué)擬合分析吸附過(guò)程；另外，還研究了2,4-DCP和AR以及 p-NP和AR兩組雙組分體系的競(jìng)爭(zhēng)吸附行為，以及三組分體系(2,4-DCP、p-NP和AR)的競(jìng)爭(zhēng)吸附行為。結(jié)果如下

4、：
　　(1) SPAC對(duì)2,4-DCP、CA和p-NP的吸附研究表明，pH值對(duì)吸附性能的影響較大，最佳吸附pH值分別為5.5、5.5和4.5；298 K時(shí)，2,4-DCP、CA、p-NP的飽和吸附量分別為1.775、1.028和1.858 mmol g-1；2,4-DCP、CA和p-NP的吸附過(guò)程均符合 Freundlich、Temkin和Koble-Corrigan吸附等溫模型；準(zhǔn)二級(jí)和Elovich動(dòng)力學(xué)方程可較好的描述SP

5、AC對(duì)三種有機(jī)酚的吸附行為，表明吸附過(guò)程存在化學(xué)吸附行為和離子交換過(guò)程。
　　SPAC對(duì)陰離子染料AR的吸附研究表明，隨pH的增大，吸附量先增大后減小，在pH為4.5時(shí)達(dá)到最大；298 K時(shí)，飽和吸附量為0.171 mmol g-1；等溫非線性擬合分析和動(dòng)力學(xué)分析的結(jié)果與SPAC吸附CA的一致。
　　粒子內(nèi)擴(kuò)散分析表明，SPAC對(duì)四種物質(zhì)的吸附，是由膜擴(kuò)散和顆粒內(nèi)擴(kuò)散共同控制的吸附過(guò)程。
　　(2)對(duì)2,4-DCP、A

6、R和p-NP、AR兩組雙組分體系的吸附研究發(fā)現(xiàn)，SPAC對(duì)雙組分體系的總吸附量均大于單組分體系中 AR的吸附量，小于單組分體系中2,4-DCP或p-NP的吸附量；SPAC與各組分的親和力順序?yàn)椋?,4-DCP>AR，p-NP>AR；準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程可以較好的描述雙組分體系中各組分的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程。
　　通過(guò)對(duì)2,4-DCP、p-NP和AR三組分體系的吸附研究發(fā)現(xiàn)，SPAC與三組分間的親和力順序?yàn)椋?,4-DCP>p-NP>AR，由