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

　　研究了使用活性炭從紡織工業(yè)廢水中去除染料。紡織工業(yè)廢水處理起來比較困難對環(huán)境污染是個大問題，染料在許多行業(yè)中，如皮革，紡織品，塑料，紙和食品工業(yè)與其他實體行業(yè)中廣泛應(yīng)用。染料影響水生生物的光合作用和正常活動。由于染料具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)隨后的副產(chǎn)品是不可降解的。染料通常由它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)來分類，如陰離子，陽離子和非離子型。

　　活性染料的去除方法

　　活性染料在性質(zhì)上穩(wěn)定和陰離子，并且朝向光來顯示電阻。一般地，用于去除染料的方法可分為以下類別，即生物方法(厭氧和好氧處理)，物理方法(沉降)，膜工藝，和吸附，和化學(xué)方法(凝結(jié))，絮凝，臭氧化，和電化學(xué)。高級氧化處理(高級氧化)使用強(qiáng)氧化劑，和催化劑通過完全礦化的可生物降解的化合物和不可生物降解的有機(jī)污染物。活性炭是一種具有吸引力的選擇，因為它可以結(jié)合其他納米材料或者合成光催化劑。下面使用活性炭合成材料研究對活性染料的吸附效果。

　　制備納米復(fù)合材料的方法

　　所有化學(xué)品均為分析級，無需進(jìn)一步純化即可按原樣使用。在整個實驗中使用去離子水。將比例為2：1的尖晶石鐵氧體和鈷鐵氧體溶解在50mL去離子水中。然后，將活性炭加入溶液中，并將混合物在室溫下劇烈攪拌。接下來，在1小時內(nèi)向懸浮液中加入NaOH以將pH調(diào)節(jié)至13.將隨后的深棕色溶液進(jìn)行微波輻射(450W，溫度53℃和45分鐘)，輕質(zhì)大塊活性炭顆粒迅速形成，產(chǎn)生的黑色粉末通過外部磁鐵隔離。將其用去離子水洗滌三次并在100℃下干燥24小時。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡研究活性炭催化劑的微觀結(jié)構(gòu)，形態(tài)和化學(xué)組成。

　　圖1中所示了活性炭的FESEM圖像描繪了具有約30nm的平均粒度的活性炭與鈷鐵納米復(fù)合材料的形成。納米復(fù)合材料的表面形貌表明在活性炭表面上生成鈷鐵氧體顆粒，觀察到小的聚集體。

　　活性炭存在下染料的催化活性

　　活性炭對染料的去除效率可能是由于高的比表面積。當(dāng)加入活性炭納米復(fù)合材料時，染料的去除(在50分鐘的反應(yīng)時間內(nèi)79%)顯著變化，表明活性炭具有更高的脫色吸附能力。結(jié)果表明增加過氧化氫相比過硫酸鹽的濃度不提高氧化能力。這可能是由于過量的過氧化氫起到了根本的清除作用。另外，過量的過氧化氫與鐵離子反應(yīng)形成比羥基弱的氫過氧自由基。這些結(jié)果表明鈷鐵和活性炭之間的協(xié)同效應(yīng)以及鈷鐵在活性炭表面上的浸漬可以導(dǎo)致活性炭的染料去除增加。

　　活性炭的穩(wěn)定性

　　在非均相催化劑中，由于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響，催化劑的穩(wěn)定性非常顯著。通過催化劑的再循環(huán)來研究穩(wěn)定性，結(jié)果顯示在圖2中。所用的反應(yīng)條件需要催化劑用量0.3g/L，硫酸鹽，5mM/L，pH值6.5，初始活性染料濃度為25mg/L。

　　在每次再使用循環(huán)后，用去離子水洗滌催化劑并加入到該過程中。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，活性染料的去除效率略有下降。在連續(xù)八次運行期間(圖2)，活性染料和COD的去除效率從99.2%降至86%。這可能是由于副產(chǎn)物吸附在活性炭表面上。催化劑工藝的限制參數(shù)是固體催化劑的生產(chǎn)成本。較高的催化劑負(fù)載會極大地增加去除成本，較高的濃度會導(dǎo)致產(chǎn)生大量污泥，這就需要污泥處理過程。

　　在這項研究中，發(fā)現(xiàn)活性炭是一種很有前途的染料去除材料，效率更高。此外，活性炭鈷鐵納米復(fù)合材料顯示出高度的穩(wěn)定性和可重復(fù)使用性。活性炭的開發(fā)完成我們建議使用更多的污染物來測試這款活性炭的性能。

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