活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　氧化鐵浸漬活性炭作為吸附劑從廢水中去除硒(Se)離子的效果。在最近的廣泛綜述中，報道了不同類型的有機和無機硒物種。Se的無機形式通常存在于許多報告形式的表面和地下水中，例如Se-2，SeO3-2(亞硒酸鹽)，SeO 4-2(硒酸鹽)和Se0，其為物種不溶形式。如果在廢物或地表水高濃度水平發現，硒會引起嚴重的環境問題。地表水中Se的最大含量設定為 5.0μ。因此，由于對Se處理以及其在地表水中的濃度的把控越來越嚴格。Se通常發現在地殼，巖石和沉積土壤上。最近的報告指出，到大氣和水生環境顯著量硒排放量是除了農業排水徑流涉及工業和采礦活動。

　　為了滿足Se的飲用水標準，除了處理工業，采礦廢水和農業排水之外，在不同程度的復雜性和進步的開放文獻中報告了不同數量的處理過程。吸附已被報道為一種有效的降低成本的Se去除技術。已經測試了各種吸附劑，包括低成本替代材料，活性炭等金屬氧化物增強材料。因此，本研究集中在開發用于從水溶液中有效去除Se的基于活性炭的新型材料。近年來，活性炭的已廣泛，由于其獨特的性能在水處理被廣泛使用。還報道了重金屬離子活性炭吸附和有機化合物。在這項工作中，使用氧化鐵浸漬的活性炭從水中吸附硒離子。研究了去除硒的活性炭負載量，pH值，CNT用量，接觸時間和初始濃度的影響。使用場致發射掃描電子顯微鏡，高透射電子顯微鏡，熱重分析，X射線衍射儀，能量色散X射線光譜氮吸附技術和ζ電位。

　　活性炭的浸漬

　　通過濕式浸漬法將氧化鐵納米顆粒浸漬在活性炭的表面上。對于5%的氧化鐵負載量，將361mg硝酸鐵(III)九水合物和1g活性炭分別溶解在乙醇溶液中并超聲處理30分鐘以確保均勻混合。在進一步混合兩種溶液和進一步超聲處理之后，將溶液在80℃的爐中保持過夜，蒸發乙醇。最后，將產物在對流烘箱中在350℃下煅燒3小時，以確保有效地將氧化鐵顆粒附著在活性炭的表面上。冷卻后，合成了具有5%氧化鐵NP的活性炭復合材料。為了生產具有10%和20%氧化鐵負載量的活性炭，分別將722mg和1.44g硝酸鐵(III)九水合物與1g活性炭管混合。準備的細節在別處找到。

　　硒儲備溶液的制備

　　將特定量的SeO 2溶解在去離子水中以制備原液。的SeO 2溶解在水中，以形成亞硒酸(SEO 2-3)。通過使用0.1M NaOH或0.1M HNO 3調節儲備溶液的pH，并通過加入緩沖溶液進行維持。

　　進行高分辨透射電子顯微鏡，以表征摻雜氧化鐵納米粒子和原始活性炭的尺寸，結構和純度。以所呈現的原始活性炭圖像1清楚地表明，直徑為10至10至30 30納米和長度范圍內的高度有序的活性炭的結晶結構  μ米。此外，可以注意到，石墨片的透明條紋被0.35nm很好地分離，并且朝向管軸線傾斜約2°的傾斜角度。摻雜有鐵的活性炭的TEM圖像2 ö 3納米顆粒在圖呈現圖1(b)-1(d)中以證實在活性炭的表面上存在氧化鐵納米顆粒。具有一些球形和不規則形狀的白色氧化鐵納米顆粒顯示在TEM圖像中。估計Fe2O3納米顆粒的大小約為1-5nm，其分布均勻，并且在某些位置稍微聚集，導致納米顆粒尺寸的增加。

　　根據實驗分析活性炭表面的氧化鐵載量百分比影響了硒的去除率。通常，在20%負載率下觀察到，例如，在pH為1的情況下，分別實現了接近100%的Se去除，而分別為10%和5%氧化鐵的負載率為93%和65%。許多因素可能歸因于這個明顯的變化。例如，將氧化鐵顆粒附著在活性炭的表面上可以為硒離子相互作用提供充足的吸附位點。此外，眾所周知，水溶液中的金屬氧化物納米顆粒的表面被羥基覆蓋。因此，通過陽性吸附劑表面電荷發生陰離子吸附(與陰離子相比，負號較小)。一般地，提高pH使得在吸附劑表面電荷減少，因此，在吸附容量減小。結果，當pH增加時，吸附劑表面帶負電荷并導致帶負電荷的吸附劑顆粒與硒陰離子之間的排斥。這種排斥導致吸附過程的終止，并且還導致在較高pH下的活性炭表面上吸附的硒陰離子釋放到水中(解吸過程)。基于報告的結果在后來的實驗中選擇了用20%(重量)氧化鐵浸漬的活性炭，研究了初始Se濃度，活性炭劑量，接觸時間，動力學和等溫線模型等其他變量的影響。

　　研究表明，用20重量%的氧化鐵浸漬的活性炭在6小時內顯示出100%的硒離子去除，初始濃度為1ppm，吸附劑劑量為25mg，攪拌速度為150rpm。吸附數據非常適合于Freundlich模型，Langmuir等溫線模型預測的氧化鐵浸漬的活性炭具有最大的吸附能力，為111 mg / g。日期與偽二階動力學模型相關性良好，常數的比率為0.016 g / mg·h。氧化鐵浸漬的活性炭的最高吸附能力表明它可以有效地用于從水中去除硒離子。

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