活性炭對水中六價鉻的吸附研究

1、活性炭對水中六價輅的吸附研究摘 耍 六價銘是公認(rèn)的致癌物質(zhì)，對人體健康危害極大，目前 主要采用吸附法進(jìn)行去除?；钚蕴渴浅Ｓ玫奈絼?，通過硝酸改性可 以增加活性炭表而的酸性官能團(tuán)，提高去除效果。研究活性炭的投加 量，吸附時間，溫度，ph值等因素對六價鉆去除率的影響。繪制吸 附等溫線，和吸附模型進(jìn)行擬合，分析吸附機(jī)理。關(guān)鍵詞活性炭改性硝酸六價銘吸附冶金，電鍍，制革，印染，制藥等行業(yè)排岀大量金屬廢水，危害 人類健康。廢水中的cr (vi)是一種強(qiáng)氧化劑，具有強(qiáng)致癌，致畸變, 致突變作用，對生物危害極大。cr(vi)屬于第一類污染物，必須經(jīng)處 理達(dá)標(biāo)才能排放。目前對含"廢水的處理研究較多，主

2、要有生物法, 離了交換法，還原法，膜分離法，吸附法等。活性炭吸附法處理含 cr廢水的效果穩(wěn)定，且價格和對較低，但普通活性炭的吸附量不高, 因此本試驗(yàn)研究以硝酸改性活性炭為研究對象，通過研究其在不同的 ph,溫度，投加量以及吸附時間條件下對cr(vi)的吸附效果，以確 定最佳吸附條件。1、實(shí)驗(yàn)部分1.1試劑和儀器活性炭、丙酮、(1+1)硫酸、(1+1)磷酸、銘標(biāo)準(zhǔn)儲備液、珞 標(biāo)準(zhǔn)液、二苯碳酰二臍溶液、硝酸恒溫水浴、干燥恒溫箱、分析天平、分光光度計(jì)、恒溫水浴振 蕩器1.2溶液配制本實(shí)驗(yàn)中為防止含洛水樣中鋸離子濃度發(fā)生變化，在每個影響因 素研究前水樣是預(yù)先配置的。根據(jù)不同需要配置不同濃度。1.2.

3、1鉆標(biāo)準(zhǔn)儲備液稱取0. 283g重銘酸鉀置于烘箱中烘干2ho將烘好的重輅酸鉀 倒入loonil燒杯中，再倒入適量的蒸憾水。攪拌至完全溶解。將重錚 酸鉀溶液移入1000ml容量瓶中，再水稀釋至標(biāo)線，搖勻，備用。1. 2. 2銘標(biāo)準(zhǔn)溶液吸取5. 00ml鉆標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液置于500ml容量瓶中，用水稀釋 至標(biāo)線，搖勻，備用。1.2.3硫酸溶液用25ml的移液管移取濃硫酸50ml,緩緩加入到同體積的水中, 搖勻，備用。1.2. 磷酸溶液用25ml的移液管移取磷酸50ml,加入到同體積的水中，搖勻, 備用。1.2.5顯色劑稱取0. 2g二苯碳酰二肘，量取50ml丙酮，將二苯碳醜二臍溶 于50ml丙酮中，移

4、入100ml棕色容量瓶，加入水稀釋至標(biāo)線，搖勻。 將顯色劑放于暗處存放。1.3銘離子的檢測取 9 支 50ml 比色管，依次加入 0, 0. 20, 0. 50, 1.00, 2.00, 4. 00,6. 00,8. 00和10. 00ml鎔標(biāo)準(zhǔn)使用液，用水稀釋至標(biāo)線，加入(1+1)硫酸05ml和(1+1)磷酸05ml搖勻。加入2nd顯色劑 溶液搖勻。5'10min后，與540nm波長處，用lcm或3cm比色1111,以 水為參比，測定吸光度，并作空白校正。以吸光度為縱坐標(biāo)，相應(yīng)六 價輅含量為橫坐標(biāo)繪出標(biāo)準(zhǔn)劇線。1.4活性炭的改性1.4. 1硝酸濃度的影響分別配置濃度為 2mol/l.

5、 4mol/l、6mol/l、8mol/l 的 hn03 溶液，用移液管量取20mlhn03溶液到錐形瓶中，然后稱取四份lg柱 狀活性炭，分別放入裝有硝酸的錐形瓶中蓋上塞了，放于振蕩器上， 振蕩10h,活化完成后，用布氏漏斗抽濾，同時用蒸憾水清洗濾紙上 的活性炭至中性，然后放于烘箱中，在105°c下烘干，取出。然后用 活化后的活性炭進(jìn)行吸附試驗(yàn)并吸附效果評價。1.4.2改性時間的彩響配置500ml mol/l hn03溶液，用移液管量取100ml到150ml 錐形瓶中，然后稱取四份lg柱狀活性炭，分別放入裝有硝酸的錐形 瓶中，蓋上蓋子，放于振蕩器上，振蕩時間1小時后靜置，分別取 2h

6、、4h、6h、8h、10ho活化完成后用蒸憾水清洗活性炭至屮性，然 后用布氏漏斗抽濾，放于烘箱中，在105°c下烘干，取出。然后用活 化后的活性炭進(jìn)行吸附試驗(yàn)進(jìn)行吸附效果評價。在最佳改性條件下，制備改性活性炭10g。2、總結(jié)與分析2. 1不同投加量對含鋸廢水吸附性能的影響取01、02、0. 3、04、05和0. 6 g活性炭分別投加 于50 ml濃度為90 mg/l的cr( vi)溶液(自然ph = 5.96)屮，置于振蕩器上振蕩，溫度為20°c ,轉(zhuǎn)速為150 r/mino振蕩24 h后 過濾稀釋測其濃度。結(jié)果表明，3種活性炭的吸附率都隨投加量增加 而提高。其中在投加量為

7、0. 3g時對于cr( vi)的吸附在97%以 上，ac吸附率為68. ll%o當(dāng)吸附劑投加量繼續(xù)增加時吸附率增加 到100%, ac吸附率不斷增加。因此，對于50ml濃度為90 mg/l的 cr( vi)溶液，最佳的吸附劑投加量為03 go2. 2不同ph對含俗廢水吸附性能的影響配制100 mg/l的cr( vi)溶液，用hn03和koh調(diào)節(jié)溶液ph 為2.2、 409、 609、 801、 995和1192。取02g活性炭分別投加于50 ml不同ph溶液屮，置于振蕩器上振蕩， 溫度為20°c,轉(zhuǎn)速為150 r/mino振蕩24 h后過濾稀釋測其濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，cr( vi)溶

8、液ph越高,吸附率越低。ph從2. 2 升高到11.92,改性活性炭對cr( vi)的吸附率從99.86%降低到323% ,為改性活性炭則從97.05%降低到2.53%。ph為2.2時，2種活性炭吸附率最高都達(dá)到99%左右。2. 3不同溫度對含銘廢水吸附性能的影響配制cr( vi)溶液濃度為98 mg/l(自然ph二597)。取 0.2 g活性炭投加于50 ml溶液中，置于恒溫振蕩器上振蕩，溫 度分別為25、40、55和70°c,轉(zhuǎn)速為150 r/min,振蕩24 h后 過濾稀釋測其吸光度。實(shí)驗(yàn)表明2種活性炭的吸附率都隨溫度增長而 增加，這說明活性炭對cr( vi)的吸附屬于吸熱反應(yīng)

9、。由于溫度升 高，分子運(yùn)動劇烈，溶液中cr( vi)與活性炭接觸更為劇烈，吸附 效果增加。同時溫度升高活性炭表面官能團(tuán)化學(xué)吸附速率增加，說明 改性后吸附主要以化學(xué)吸附為主。說明改性后吸附性能有所增加。在 溫度為70°c時，2種活性炭吸附率都能達(dá)到98%以上。因此 適當(dāng)?shù)?提高溫度，能夠更為有效地提高活性炭吸附效率。2. 4不同吸附時間對含鋸廢水吸附性能的影響取0. 2 g活性炭投加于50 ml濃度為95 mg/l的cr ( vi)溶 液(自然ph =6. 00)中，置于振蕩器上振蕩，溫度為20°c,轉(zhuǎn)速 為150 r/mino 一定時間后過濾稀釋測其濃度。實(shí)驗(yàn)表明，2種活性

10、 炭的吸附率都隨時間增長而增加。其中fe-pac吸附效果最佳，在 240 min時改性活性炭吸附率為66. 29%。原料活性炭 吸附效果最 差，吸附率為35. 55%o吸附過程在30 min內(nèi)吸附率增長迅速，在 250 min后吸附率增長緩慢，并不斷趨于穩(wěn)定。開始吋吸附率增長較 快是由于溶液中cr( vi)濃度較大，吸附推動力較大，il吸附主要 發(fā)生在活性炭外表面。隨著時間增加，溶液濃度減小，吸附推動力減 小，k cr (vi)由大孔經(jīng)過過渡孔進(jìn)入微孔，傳遞速度不斷減慢，使 得吸附率增長緩慢，直至平衡。25初始濃度對活性炭吸附cr( vi)的影響配制 cr( vi)濃度為 40、95、139、

11、172 和 212mg/lo 取 0.2 g活性炭分別投加于50 ml不同初始濃度溶液屮，置于振蕩器上振 蕩，溫度為20°c,轉(zhuǎn)速為150 r /min,振蕩24 h后過濾稀釋測其 濃度。實(shí)驗(yàn)表明，2種活性炭的吸附率卻隨初始濃度增加而減小，而吸 附量隨著初始濃度增加而增加。這是由于當(dāng)溶液中cr( vi)濃度較 低吋，活性炭表面官能團(tuán)較溶液中cr( vi)過量，溶液中cr( vi) 能夠迅速與活性炭發(fā)生吸附作用，使得去除率較高。當(dāng)cr( vi)濃 度增加，活性炭表面官能團(tuán)在很短時間內(nèi)就達(dá)到吸附飽和，吸附速率 減慢，吸附率降低。而在溶液屮cr( vi)濃度較大情況下，活性炭 能夠充分吸附

12、，且由于溶液中cr( vi)溶液濃度較大，溶液自然ph 較低，有利于活性炭對cr( vi)溶液的吸附，因此吸附量不斷增加 并趨于平衡。其中溶液濃度從40 mg/l上升到212nig/l,改性活性 炭吸附率從98%左右下降到50%左右，吸附量從9 mg/g左右增加 到25 mg/g左右，未改性活性炭吸附率從71. 33%降低到34. 12%。 吸附量從7. 08 mg/g增加到18. 08 mg/go3、結(jié)論(1) 活性炭在ph為26吸附效果較好，改性活性炭對于 50 ml濃度為100 mg /l的cr( vi)溶液吸附率在50%以上，都高 于未改性活性炭對于cr( vi)的吸附。(2) 活性炭

13、吸附含cr( vi)溶液，在30 min內(nèi)吸附率增加迅 速，在250 min后逐漸減慢。改性活性炭為66. 29% ;未改性活性 炭為 35. 55% o(3) 隨著溫度升高吸附率不斷提高。在70°c時，活性炭吸附率都能達(dá)到98%以上。(4) 活性炭的投加量對輅的吸附具有明顯的影響，隨著投加量的 增加銘的吸附率逐漸增加，但增加到一定程度時，活性炭對銘的吸附 趨于平衡。參考文獻(xiàn)1 周加祥，劉錚.鉆污染土壤修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)展.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2000, 1( 4) :52-56zhou jia xiang, liu zheng. recent developments in the

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