改性活性炭吸附水中典型重金屬的試驗(yàn)研究.pdf

1、使用受重金屬污染的水會(huì)對(duì)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揭蚓哂胁僮骱唵巍碓磸V泛等優(yōu)點(diǎn)常被用于飲用水深度處理和突發(fā)水污染的應(yīng)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(duì)水中重金屬的去除效果，采用氧化-負(fù)載組合工藝對(duì)常規(guī)活性炭進(jìn)行表面改性，并探討了改性活性炭的表面物化性質(zhì)及其對(duì)水中Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能和作用機(jī)理。
　　論文

2、主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1）考察了不同材質(zhì)活性炭（木質(zhì)、椰殼、煤質(zhì)）的性能參數(shù)對(duì)水中Cr(Ⅵ)吸附效果的影響，并結(jié)合三種活性炭的表面性質(zhì)及經(jīng)濟(jì)實(shí)用性進(jìn)行對(duì)比分析。其中木質(zhì)粉末炭雜質(zhì)含量少、價(jià)格適中，且pHPZC值最大、表面酸性官能團(tuán)含量最高，有利于對(duì)水中帶負(fù)電的Cr(Ⅵ)的吸附去除。故選擇木質(zhì)粉末炭作為改性研究對(duì)象。
　　2）以HNO3和H3PO4為氧化劑，F(xiàn)eCl3為負(fù)載物對(duì)AC-0（經(jīng)預(yù)處理的木質(zhì)炭）進(jìn)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(duì)改性活性炭的表面物化性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，氧化侵蝕與鐵的負(fù)載對(duì)活性炭的孔結(jié)構(gòu)影響相對(duì)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?yàn)锳C-0>ACPF>ACNF；ACNF和ACPF上負(fù)載的鐵分別以赤鐵礦和針鐵礦為主，其鐵負(fù)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(xué)性質(zhì)（官能團(tuán)）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(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，而表面官能團(tuán)與負(fù)載氧化物的含量顯著提高。
　　3）以Cr(Ⅵ)去除率為指標(biāo)，分別對(duì)不同氧化劑的組合改性條件進(jìn)行正交試驗(yàn)優(yōu)化，通過靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究了不同水質(zhì)條件下改性活性炭對(duì)Cr(Ⅵ)吸附的影響

5、，并通過等溫線模型、動(dòng)力學(xué)模型擬合及熱力學(xué)研究對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明，兩種氧化劑對(duì)應(yīng)的最優(yōu)改性條件均為：氧化劑濃度10%，負(fù)載液濃度0.05mol/L，反應(yīng)溫度60℃，反應(yīng)時(shí)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(duì)Cr(Ⅵ)的吸附符合均質(zhì)吸附模式，而ACNF存在異質(zhì)吸附。由于表面酸性官能團(tuán)含量的增加以及負(fù)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(shí)，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(duì)象，利用同樣方法分析了HNO3與FeCl3組合改性活性炭對(duì)陽離子態(tài)重金屬的吸附行為。結(jié)果表明，最佳改性條件為：HNO3濃度10%，F(xiàn)eCl3濃度0.05mol/L，反應(yīng)