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

　　活性炭吸附鋅離子的效率

　　從各種工業(yè)來(lái)源產(chǎn)生的廢水對(duì)環(huán)境很重要，稍有一些處理不當(dāng)都會(huì)產(chǎn)生很大的危害。銅離子，鈉離子，鋅離子和鉑離子等重金屬陽(yáng)離子是許多工業(yè)廢水中常見(jiàn)的金屬。活性炭是廣泛用于金屬去除的吸附劑，因?yàn)榛钚蕴康亩嗫捉Y(jié)構(gòu)和化學(xué)惰性，相對(duì)其他精細(xì)吸附劑活性炭可以在多種工業(yè)中使用。這次我們測(cè)試在合成廢水中使用活性炭吸附鋅離子的效率。

　　活性炭吸附鋅離子的測(cè)試流程

　　通過(guò)將硝酸鋅溶解在蒸餾水中來(lái)制備不同的鋅濃度的水溶液(20–150ppm)。使用原子吸收光譜儀，配備石墨爐，氘燈作為背景校正系統(tǒng)，確定實(shí)際的初始和最終鋅(II)離子濃度。通過(guò)原子吸收光譜儀的吸收光測(cè)量氣相原子的濃度。在100ml試劑底部中取50mL已知實(shí)際濃度和活性炭用量的鋅水溶液，并在搖床中以220rpm攪拌溶液混合物。在室溫條件下，分批研究了接觸時(shí)間2-10小時(shí)，鋅溶液初始濃度20-150ppm的影響。完全處理后，用濾紙過(guò)濾用過(guò)的活性炭。鋅(II)離子的去除百分率可通過(guò)以下公式計(jì)算：去除率%=(C0-Ce)C0𝑥100其中C0和Ce分別為初始和平衡的鋅離子濃度(mg/L)。

　　活性炭的元素組成

　　將炭化生物質(zhì)與氯化鈉分別以1：0、1：1和1：2的比例混合，通過(guò)化學(xué)活化來(lái)制備活性炭，接著通過(guò)SEM-EDS和XRF分析來(lái)確定活性炭的形態(tài)(圖1)，表明活性炭1：0具有多孔表面，但是在用氯化鈉活化后，檢測(cè)到高度光滑的織構(gòu)。活性炭的元素組成通過(guò)SEMEDS和XRF評(píng)估，選擇了三個(gè)典型點(diǎn)來(lái)檢查元素分析。顯然，活性炭1：0主要由碳(C)和氧(O)組成，其中C元素的含量為78.84wt%。至79.65wt%。O元素的含量為20.35wt%至21.16wt%。在活性炭上活化了不同的氯化鈉后，更換了元素。

　　圖1：(a)活性炭1：0(b)活性炭1：1和(c)活性炭1：2的代表性SEM圖像。

　　活性炭對(duì)鋅離子的吸附

　　活性炭1：2與初始鋅離子濃度(20–150ppm)對(duì)2小時(shí)接觸時(shí)間和0.5g活性炭用量的影響。實(shí)際濃度通過(guò)AAS技術(shù)測(cè)量。隨著鋅濃度從20ppm增加到150ppm，基于活性炭的鋅離子吸附容量從38.42%增加到40.26%。該結(jié)果可歸因于較高的初始鋅離子濃度，通過(guò)使用高濃度的鋅溶液可提供較高的驅(qū)動(dòng)力，以克服吸附相上的傳質(zhì)阻力。之后，鋅離子的吸附逐漸減少。因此，選擇65ppm的鋅濃度用于進(jìn)一步研究。

　　接觸時(shí)間和吸附百分比之間的關(guān)系如圖2所示。在該實(shí)驗(yàn)中，鋅離子溶液為65ppm，活性炭用量為0.5g，并在搖床中以220rpm的速度進(jìn)行攪拌。接觸時(shí)間2-10小時(shí)，對(duì)鋅離子的吸附增加(40.26-70%)。

　　圖2：鋅離子的接觸時(shí)間對(duì)活性炭吸附的影響。

　　以不同的比例浸漬氯化鈉制備的活性炭，由于其對(duì)鋅的高去除能力，是從合成廢水中去除鋅離子的替代吸附劑。在測(cè)試環(huán)境中鋅離子的吸附過(guò)程的合適條件是初始鋅濃度為65ppm，接觸時(shí)間為10小時(shí)以及活性炭量為5g。在這些條件下，鋅離子的去除率能達(dá)到70%遠(yuǎn)高于其他吸附劑。

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