桉樹(shù)基活性炭的制備及其吸附Cr(VI)機(jī)理研究.pdf

1、針對(duì)工業(yè)廢水中 Cr(VI)污染日益嚴(yán)重,而大量農(nóng)林廢棄物沒(méi)有得到有效利用的情況,本文采用 ZnCl2和 K2CO3活化法制備桉樹(shù)基活性炭,編號(hào)分別為 Zn-AC和 K-AC。結(jié)合單因素實(shí)驗(yàn)與正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,確定 Zn-AC吸附劑的最佳制備條件為:活化溫度為500℃、浸漬比為2:1、活化時(shí)間為60min。在此條件下制得的 Zn-AC吸附劑的得率為37.03％,碘吸附值為1417mg·g-1,亞甲基藍(lán)吸附值為294.12mg·g-1,鉻

2、吸附值為145.53mg·g-1。K-AC吸附劑的最佳制備條件為:活化溫度為800℃、活化時(shí)間為100min、浸漬比為2:1。在此條件下制得的 K-AC吸附劑的得率為46.75%,碘吸附值為1421mg·g-1,亞甲基藍(lán)吸附值為223.12mg·g-1,鉻吸附值為148.62mg·g-1。
　　對(duì)活性炭的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征發(fā)現(xiàn), Zn-AC的比表面積為1813m2·g-1;K-AC的比表面積為1880m2·g-1。活化后活性炭表面光

3、滑、無(wú)沉積物,表面充滿了不同大小和形狀的孔隙結(jié)構(gòu),較桉樹(shù)原料尺寸增大、數(shù)量增多。兩種活性炭表面含有大量的羧基、羥基、內(nèi)酯基和胺基等化學(xué)基團(tuán)?；钚蕴繉儆跓o(wú)定形炭但又具有局部石墨化的趨勢(shì)。
　　通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究了桉樹(shù)基活性炭對(duì) Cr(VI)的吸附機(jī)理,主要結(jié)論如下:(1)在pH=2、吸附時(shí)間12h、活性炭投加量為0.1g、初始濃度為300mg·L-1時(shí),Zn-AC和 K-AC的吸附量分別為145.53mg·g-1、148.62mg

4、·g-1?；钚蕴康耐都恿吭酱?單位質(zhì)量活性炭的吸附量越小;Cr(VI)初始濃度越大,吸附量越大。(2)準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能更好地描述 Cr(VI)在桉樹(shù)基活性炭上的吸附行為,且吸附在12h內(nèi)基本可以達(dá)到平衡,吸附過(guò)程以物理吸附為主。Cr(VI)在 Zn-AC與 K-AC吸附劑孔隙中的擴(kuò)散不是唯一的速率控制步驟,可能有多個(gè)步驟共同控制該吸附過(guò)程。(3)兩種活性炭對(duì)Cr(VI)的吸附數(shù)據(jù)與Langmuir模型擬合最好,桉樹(shù)基活性炭對(duì)固液體系的

5、緩沖能力強(qiáng),桉樹(shù)基活性炭對(duì)Cr(VI)的吸附屬于單層吸附,是物理性質(zhì)的、自發(fā)的、吸熱的,吸附過(guò)程包含物理吸附、化學(xué)吸附和絡(luò)合作用,即吸附主要推動(dòng)力可能包括范德華引力、化學(xué)鍵力、靜電引力、氫鍵力、配位基交換以及偶極間作用力。
　　選擇 Zn-AC吸附劑作為范例,采用響應(yīng)面法設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn),研究溫度、pH值、Cr(VI)初始濃度、投加量之間的交互影響,根據(jù)建立的吸附模型預(yù)測(cè)得出 Zn-AC吸附劑吸附 Cr(VI)的最佳工藝條件為:溫度2