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                          活性炭錳改性吸附部分金屬陽離子
                          文章作者:韩研网络部 更新时间:2019-8-5 16:00:46

                            水中有重金属的存在被认为是无机污染的一部分,由于其对环境的有害影响所以需要处理好再排放。为了选择性吸附各种金属阳离子,如Fe,Zn和Ca离子等。大家研究了从木质纤维素残渣碳化得到的低成本的吸附剂经过简便制备和改性制成活性炭。用来处理水溶液的Ca 2+和Zn 2+等净水阳离子。用高锰酸钾和硝酸对活性炭表面进行改性,以提高吸附效率。通过研究制备的活性炭的物理化学性质,测试每种金属阳离子的吸附容量,来判断新制成的活性炭的可以用性。

                            本期使用制備和改性活性炭的方法如下:

                            物理活化:將活性炭在400-600℃下加熱1-5小時。這裏,應該提到的是,例如,在500℃下活化1小時的活性炭表示爲普通活性炭。

                            硝酸活化:將活性炭與濃鹽酸混合。硝酸並在100℃下回流4小時。從該過程獲得的樣品表示爲硝酸活性炭。

                            高錳酸鉀活化:將活性炭與高錳酸鉀混合,並在環境溫度下攪拌4小時。從該過程獲得的樣品表示爲錳改性活性炭。

                            硝酸+高錳酸鉀活化:將活性炭與兩種活化劑混合,並在環境溫度下攪拌4小時。從該過程獲得的樣品表示爲雙改性活性炭。

                            觀察到經由SEM(圖1)。可以看出,活性炭的表面形態是光滑的,而錳改性活性炭的表面形態是粗糙和不均勻的(彎曲的花瓣狀壁)。在陽離子金屬吸附過程之後,在該研究中未發現錳改性活性炭的表面形態的顯著變化。此外,還通過SEM-EDS觀察到金屬物質的存在。在改性活性炭上未發現塊狀二氧化錳顆粒,表明二氧化錳顆粒尺寸非常小並且很好地分散在活性炭表面上。此外,在進行吸附處理後,也確認了Mn,Fe,Ca,Zn等金屬種類的存在。

                            圖1:是鐵離子吸附過程後幾種活性炭的SEM圖像。

                            pH對活性炭吸附金屬陽離子的影響

                            使用锰改性活性炭后,pH对Fe 3 +,Fe 2 +,Ca 2+和Zn 2+吸附的影响在图2显示。锰改性活性炭吸附金属阳离子的能力随着溶液pH的增加而增加。在pH值较低的溶液中,应存在大量的H 3 O +,这可能会导致系统干扰,导致锰改性活性炭的吸附效率低。这里应该提到的是,在低pH值下,H 3 O +可能与二氧化锰反应(碱性)存在于活性炭上,导致对金属阳离子的吸附能力降低。换句话说,随着pH值的降低,锰改性活性炭的表面负电荷密度降低,带正电的金属阳离子和吸附剂表面之间的静电排斥也被膨胀,这可能导致吸附容量的降低。此外,还发现当溶液中的pH值> 7时,Fe 3 +,Fe 2 +,Ca 2+和Zn 2+的吸附容量持续增加。这表明这些离子可能与OH -反应形成Fe(OH)3,Fe(OH)2,Ca(OH)2和Zn(OH)2沉淀在pH>7。因此,高的Fe 3+,Fe 2 +,Ca 2+和Zn 2+在pH>7的吸附能力沒有使用地磁觀測網造成的。這裏,每種金屬陽離子的吸附容量差異很大,可能是由于離子尺寸,穩定性和其他因素的不同影響。基于這些結果,當使用錳改性活性炭作爲吸附劑進行進一步研究時,沒有必要調節離子溶液的pH值。

                            圖2:pH對高錳酸鉀改性活性炭吸附金屬陽離子的影響。

                            金屬陽離子解吸的影響因素

                            使用锰改性活性炭对Fe 3 +,Fe 2 +,Ca 2+和Zn 2+的解吸效率在图3显示。当体积硝酸增加时,图形上观察到Fe 3 +,Fe 2 +,Ca 2+和Zn 2+的解吸百分比增加,表明大量存在硝酸可以拆除具有孤对电子和四种金属阳离子的官能团之间的吸引力。这表明用硝酸洗涤后,废吸附剂很容易再生解。然而,在使用高浓度的硝酸的情况下,也可能发生金属阳离子和锚定的二氧化锰从活性炭表面的同时解吸附。在纯水的情况下,因为没有显着检测到来自锰改性活性炭的Fe 3 +,Fe 2 +,Ca 2+和Zn 2+的解吸,即使其量为调节纯水。这表明金属阳离子和锰改性活性炭之间的吸引力非常强。因此,选择硝酸作为适用于Fe3 +,Fe 2 +,Ca 2+和Zn 2+解吸的化学品。

                            圖3:使用不同體積的硝酸從錳改性活性炭中解吸金屬陽離子。

                            成功地制备和改性了活性炭对金属阳离子的吸附。发现活性炭有利于吸附极性Fe 2+分子,而非极性分子吸附在普通活性炭上,这是由于吸附剂表面的极性不同。锰改性活性炭表现出比硝酸改性活性炭更好的金属阳离子吸附性能,表明羧基和二氧化锰在表面上的奉献。Fe 3 +,Fe 2+吸附在锰改性活性炭上的Ca 2+和Zn 2+可以很容易地用硝酸溶液解吸,用于再生过程。pH范围为约6至7适合于吸附所有金属阳离子锰改性活性炭的吸附容量比普通活性炭多一倍。该研究有利于使用锰改性活性炭可以真正应用于废水处理的实际过程。

                          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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