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                          活性炭改性表面以增強鎳吸附性能
                          文章作者:韩研网络部 更新时间:2019-5-30 15:38:57

                            鎳通常用于精煉,電鍍和焊接工業,並且在這種用鎳工業中溶液引起泄漏或者處理不當造成環境汙染。由于經常接觸鎳和鎳化合物,會對生物造成各種問題,因爲鎳具致突變性。雖然鎳有很多危害,但其化合物的生産至關重要,所以需要研究減少鎳從廢物流中輸入環境的方法。這次研究我們采纳簡單碳化法從椰殼中制備的活性炭被不同的氧化劑氧化,即過氧化氫,過硫酸铵和硝酸等。通過Boehm和電位滴定和IR光譜表征未氧化和氧化後活性炭的表面。測試制備的活性炭通過間歇模式吸附實驗從水溶液中除去鎳離子的能力。氧化增加了活性炭上的表面酸性基團,從而使活性炭對鎳的親和力增加。

                            雖然有很多種物理化學處理並成功地用于從汙染的廢水中去除鎳等重金屬。但是活性炭吸附一直是從水中去除重金屬離子的有前途的技術。盡管活性炭的去除效率主要取決于活性炭的孔結構和總表面積,但表面的化學性質(表面官能團的性質和密度)在去除離子或極性物質中是至關重要的。

                            活性炭吸附劑的制成

                            選擇椰殼爲活性炭的原料,通過在馬弗爐中在400℃的溫度下將椰殼碳化1小時來制備碳化料。將其研磨,篩分得到尺寸爲150-250μm的顆粒。用雙蒸水洗滌,最後在120℃的空氣烘箱中幹燥過夜,以備進一步使用。經過濃硝酸,過氧化氫和過硫酸铵氧化制成活性炭。在反應時間之後,分離活性炭並洗滌幾天來除去過量的試劑。

                            活性炭表面的化學特征

                            通過Boehm滴定法評估制備的活性炭用于測定酸性和堿性官能團。酸性位點通過用NaOH滴定和堿性位點用HCl測定。進行電位滴定以發現表面酸度常數和零點電荷pH值pHZPC。活性炭的陽離子交換容量由它們從水溶液中交換複合物的能力決定。

                            批量吸附實驗

                            對于平衡吸附研究,將50mL含有鎳的合成廢水與所需量的活性炭混合,將漿液在機械振蕩器中振蕩2小時,並使用濾紙過濾。然後分析過濾的樣品的未吸附的鎳濃度。用HCl或稀HNO3稀釋進行pH調節。使用具有組合玻璃和甘汞電極的pH計。吸附容量每克吸附劑加載的金屬離子來計算。

                            化學表征結果

                            选择用于改性活性炭表面的试剂都是氧化剂,目的是增加表面官能团的密度。从改性活性炭的化學表征結果可以看出,该任务成功实现。从图1中可以看出,从活性炭和几种氧化的活性炭动的酸度以相同的顺序增加。酸度增加是由于存在羧基,酚类等酸性基团。

                            圖1:氧化對活性炭表面電荷的影響。

                            活性炭對鎳的吸附

                            用活性炭和改性活性炭進行平衡吸附實驗,以評估它們使用合成的鎳廢水從水性介質中除去二價鎳的能力。通過用0.1g活性炭與50mL濃度範圍爲10mg/L至250mg/L的Ni(II)溶液平衡進行實驗,結果顯示在圖2中。活性炭的每克吸附容量值按以下順序增加:活性炭>過氧化氫>硫酸铵>濃硝酸。氧化活性炭的容量增加是由于存在大量酸性基團,其可以與水溶液中存在的陽離子鎳交換它們的質子。

                            圖2:鎳在活性炭上的吸附等溫線。

                            通过pH变化研究进一步证实了表面基团在除去镍中的作用。吸附受pH的强烈影响,如图3所示。对于高于该pH的Ni(II)沉淀物,仅在pH值为7时进行研究。在高pH下较高的吸附能力是由于氧化活性炭的表面官能团离子化,导致对带正电的Ni 2+离子具有更大的保持力。

                            圖3:pH對活性炭吸附鎳的影響。

                            通過使用過氧化氫,過硫酸铵和硝酸改性活性炭顯著提高了鎳的保留性。通過硝酸改性,活性炭的最大吸附容量增加到30%。鎳在氧化的活性炭上的吸附程度的增加是由于在氧化過程中産生的表面酸性基團。

                          文章標簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質活性炭,木質活性炭,蜂窩活性炭,淨水活性炭.

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