活性炭國(guó)家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　地表水和地下水都被天然和人為來源的雜質(zhì)污染。通常像鎘，鉻，銅，鎳和鋅等金屬通常會(huì)帶來污染問題。環(huán)境中重要的人為鋅源包括：金屬礦開采，農(nóng)業(yè)來源例如肥料和肥料，污水污泥，冶金工業(yè)，例如特殊合金和鋼的生產(chǎn)，垃圾滲濾液，金屬表面處理行業(yè)中的電鍍和其他來源，例如電池。對(duì)于人類來說，鋅是一種重要的微量營(yíng)養(yǎng)素，但過高的量的鋅會(huì)導(dǎo)致很多問題。因此，有效去除水中的鋅至關(guān)重要。存在多種去除鋅的方法和方法的組合，但是吸附是去除重金屬如鋅的合適的方法，因?yàn)樗��?jiǎn)單，高效和和具有再生潛力。活性炭是用于水凈化的應(yīng)用廣泛的吸附劑，用于水處理的活性炭一般是使用例如椰子殼或煤作為前體制備的。在這項(xiàng)研究中，從木質(zhì)纖維素廢料生物質(zhì)中制備了活性炭，并將其用于脫鋅。

　　圖1：活性炭對(duì)鋅的吸附。

　　實(shí)驗(yàn)過程結(jié)果數(shù)據(jù)

　　活性炭用于去除鋅我們研究了pH，競(jìng)爭(zhēng)離子，初始​​濃度，吸附劑量，溫度，時(shí)間和脫附的影響。進(jìn)行了等溫線分析，動(dòng)力學(xué)建模和熱力學(xué)計(jì)算。還針對(duì)商用活性炭作為參考樣品進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，但未顯示結(jié)果，因?yàn)楦鶕?jù)初始Zn濃度和吸附劑量(1 g/L–10 g/L)，去除率為10–30%。

　　等溫線模型

　　幾個(gè)非線性等溫線模型被應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是，根據(jù)R 2值和RMSE，Sips模型顯然是最佳擬合(R 2=0.95，RMSE=1.81)。因此，表3中僅列出了最傳統(tǒng)的Langmuir和Freundlich等溫線的參數(shù)，以及Sips等溫線。相應(yīng)的配合如圖2所示。Sips模型的適用性是一個(gè)非常合理的結(jié)果，因?yàn)楸娝�周知，它可以很好地代表異質(zhì)表面上的吸附，這是基于活性炭材料的情況。

　　圖2：Langmuir，F(xiàn)reundlich和Sips模型應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

　　活性炭的吸附動(dòng)力學(xué)研究

　　如圖3所示，室溫下活性炭對(duì)鋅的吸附速度非�？�。在最初的60分鐘內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)將近80%的去除。在240分鐘時(shí)達(dá)到吸附平衡，此后保持恒定。鋅的最大去除量和吸附容量分別為95%和14.4 mg/g。快速去除雜質(zhì)是典型的含碳吸附劑。

　　圖3：去除鋅與時(shí)間的關(guān)系。重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果范圍最大為3個(gè)百分點(diǎn)。

　　溫度的熱力學(xué)效應(yīng)

　　通過在三種不同溫度(10°C，22°C和40°C)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，研究了溫度對(duì)活性炭吸附的影響，以研究吸附系統(tǒng)在較冷環(huán)境或高溫工藝用水中的工作方式。在10°C，22°C和44°C下的去除率分別為88%，91%和92%。因此，溫度對(duì)鋅的去除沒有有意義的影響，并且所生產(chǎn)的材料可以在寬的溫度范圍內(nèi)有效地使用。

　　解吸實(shí)驗(yàn)

　　吸附后，用過的活性炭可以被處理掉或再生。在這兩種情況下，都會(huì)產(chǎn)生二次污染。金屬負(fù)載的二手廢炭也是屬于危廢的。在再生中，金屬以溶液形式被回收，并且再生溶液會(huì)引起二次污染。因此，所使用的再生溶液起著重要的作用，并且優(yōu)選使用無害的再生溶液。通常使用的再生溶液是鹽酸，H 2 SO 4，1M氯化鉀，0.01M的NaNO 3和NaCl。活性炭的可再生性對(duì)于提高成本效益至關(guān)重要。在這項(xiàng)研究中，使用0.1 M HCl進(jìn)行Zn解吸，解吸實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖4所示。用過的活性炭與解吸溶液接觸后立即發(fā)生解吸。解吸率為80%，與時(shí)間無關(guān)。因此，可以使用無害化學(xué)物質(zhì)快速再生活性炭。

　　圖4：解吸與時(shí)間的關(guān)系。

　　本期我們研究了活性炭對(duì)Zn(II)離子的吸附。發(fā)現(xiàn)鋅吸附到活性炭上不是溫度依賴性的。吸附等溫線遵循Sips等溫線和Elovich動(dòng)力學(xué)模型。熱力學(xué)計(jì)算表明吸附過程是自發(fā)的，則在吸附過程中熵增加，并且吸附過程由吸熱物理吸附。將活性炭的吸附能力與其他人中提出的用于脫鋅的其他吸附劑進(jìn)行了比較。結(jié)論是，活性炭這種材料可用于從廢物生物質(zhì)中去除鋅的合適吸附劑，并且活性炭還可以在寬溫度范圍和高濃度范圍內(nèi)使用。

本文鏈接：http://www.yuzhanleddeng.com/baike/bk820.html

查看更多分類請(qǐng)點(diǎn)擊：公司資訊    行業(yè)新聞    媒體報(bào)導(dǎo)    百科知識(shí)