活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭浸漬聚丙烯腈和苯乙烯的吸附性能

　　一些陰離子染料對環境危害大，為了盡量減少此類污水的產生，應該在這些污水排放到環境中之前進行處理。有幾種處理技術可用于從廢水中脫色染料，例如吸附法、化學混凝法、沉淀法、膜過濾法、生物降解法、活性污泥法、氧化法和生物法。在這些方法中，吸附很可能是效果較好的技術，這次我們介紹了多壁碳納米管和改性聚(丙烯腈-共聚苯乙烯)與活性炭的吸附潛力，用于通過批處理系統從水溶液中吸收活性紅染料。

　　活性炭共聚物納米粒子的合成

　　首先，通過簡單的沉淀聚合制備丙烯腈-共聚苯乙烯共聚物的顆粒。共聚方法使用來自乙醇和蒸餾水的共溶劑作為溶劑，然后在55℃下注入引發劑(0.01M)過硫酸鉀4小時。其次，完成此過程后，通過以14000rpm(高速)離心分離聚合物，然后用乙醇蒸餾水溶液多次洗滌以去除任何未反應的單體或過量的引發劑。第三，將白色聚合物產物在烘箱中在70℃下干燥過夜。最后，將白色聚合物產品丙烯腈-共聚苯乙烯與活性炭以50:50的比例混合。

　　制成的活性炭樣品通過掃描電鏡檢測

　　這種方法是檢查活性炭表面形態的有用方法。圖1A和1B展示了丙烯腈-共聚苯乙烯(A)和活性炭浸漬后的(B)SEM照片。這些圖顯示了球形、均勻形狀的結構，改性方法導致改性復合顆粒尺寸增加了7.95%。此外，圖1C顯示了制備的納米碳管的SEM圖片。該圖顯示了未處理樣品中存在無定形碳。此外，值得注意的是，這些管子又細又長，并且沒有大量凝聚在一起。納米碳管的管狀直徑介于75和99.25nm之間。

　　圖1：丙烯腈-共聚苯乙烯(A)活性炭浸漬(B)和制備的納米碳管(C)的SEM圖像。

　　活性炭復合材料用量對染料的吸附影響

　　活性炭的用量是一個重要的因素，在吸附過程中起著巨大的作用。為了確定吸附劑的理想劑量，納米碳管和活性炭浸漬材料的用量從0.005到0.04g不等。圖2顯示了去除百分比(%)和不同劑量的納米碳管和活性炭浸漬材料。觀察到吸附在單位重量吸附劑上的染料量從0.005增加到0.04克。在0.04g處觀察到最大去除率，活性炭浸漬材料和納米碳管的百分比分別為97.5%和92.3%。因此，可以推斷吸附量的增加增強了活性紅的去除。顏色去除百分比的增加是由于隨著吸附劑材料的用量而增加，存在較大的表面積，這反過來又會增加反應性空吸附位點的產生，使其更容易并增加離子相互作用。這些位點有利于活性紅溶質轉移到吸附劑的外表面并提高其消除率。

　　圖2：活性炭用量對去除技術的影響。

　　活性炭的再生實驗

　　活性炭復合材料的再生具有經濟重要性。該實驗涉及許多吸附-解吸循環，以估計重復脫色對納米材料吸附效率的影響。發現納米碳管和活性炭浸漬材料對活性紅的去除效率略有變化，如圖3所示。數據顯示原始納米碳管和活性炭浸漬材料存在差異與不同初始活性紅染料濃度下重復使用的納米化合物相比。活性紅的吸收程度在第一個循環后達到98.18%，然后在五輪納米碳管后降低到62.72%，而對于活性炭浸漬材料，第一個循環去除效率為97.72%，在第一個循環后，在五輪后降低到63.18%，表明其再生有效性，如圖3所示。因此，可以得出結論，納米碳管和活性炭浸漬材料的吸附過程會受到延長重復使用周期的影響，而不會損失大量染料吸附能力。因此，兩種納米化合物被多次用于從水性階段去除活性紅染料。因此，這表明它們可以多次使用，證明了它們的經濟可行性。

　　圖3：再生試驗對去除活性紅的影響。

　　活性炭浸漬聚丙烯腈和苯乙烯材料是完全去除水中活性紅染料的好用吸附劑。采用簡單的沉淀聚合法制備了聚(丙烯腈-苯乙烯)浸漬活性炭生產的復合材料，在該技術應用中，制備的材料成本低，在室溫下與少量吸附劑的接觸時間較短時發生快速吸附現象，并且其以高效率再生更多循環，這使得接觸裝置的尺寸更小，這反過來又直接影響到該技術的運行成本和生產能力。但是多壁碳納米管加活性炭材料的結合使用，可以在較短的吸附時間內很快地去除水溶液中的染料。

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