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

　　重金屬對環(huán)境的污染是一個越來越重要的問題，因?yàn)樽匀婚_采和工業(yè)應(yīng)用會產(chǎn)生很多種類的重金屬，這類污染物是不可降解的物質(zhì)。使用活性炭吸附劑從工業(yè)溶液中提取重金屬是處理污染物比較可靠的方法。本文描述了以煤質(zhì)材料為基礎(chǔ)的改性活性炭作為汞提取吸附劑的用途的研究。在靜態(tài)條件下相同離子濃度的溶液測試了改性活性炭的吸附容量，與未改性活性炭分別繪制了等溫線進(jìn)行比較。使用改性活性炭從廢水和技術(shù)形成層中提取重金屬有助于實(shí)現(xiàn)高度純化，還不會產(chǎn)生其他化學(xué)試劑污染環(huán)境。

　　有些地區(qū)擁有巨大礦產(chǎn)和原料資源，采礦企業(yè)集中的地區(qū)通常被視為環(huán)境風(fēng)險區(qū)。因此，礦業(yè)廢水處理對周邊環(huán)境很重要。采礦工業(yè)廢物通常含有大部分有用成分，為了減少資源的浪費(fèi)或造成環(huán)境污染，我們有必要使廢物處理經(jīng)濟(jì)合理。有兩種從礦業(yè)廢水提取汞的方法：將汞還原成初級狀態(tài)，進(jìn)一步提取純凈形式，基于汞氧化的沉淀，進(jìn)一步提取二價汞。

　　從技術(shù)形成中提取重金屬并將工業(yè)廢水凈化可以使用吸附技術(shù)實(shí)現(xiàn)，這種吸附技術(shù)需要用到活性炭材料。為了獲得具有這些條件的活性炭，該研究的目的是確定改性活性炭在從礦業(yè)廢水提取汞的潛在用途。研究任務(wù)是：通過實(shí)驗(yàn)確定改性活性炭的吸附容量，比較所獲得的活性炭和未改性活性炭的特性。

　　活性炭針對汞提取的改性方法

　　為了提高活性炭對汞離子的吸附活性，對吸附劑進(jìn)行了改性。改性方法如下：將比例為1克的活性炭與2毫升與二氯乙烷混合并攪拌1小時。然后過濾二氯乙烷，用蒸餾器在帶有回流冷凝器的蒸餾器中在70℃的溫度下處理活性炭5小時。之后，將所得吸附劑用水洗滌至中性反應(yīng)，并在30℃的干燥室中干燥。活性炭和所得改性活性炭的比較物理機(jī)械特性和孔隙率結(jié)構(gòu)指數(shù)如表1所示。

　　表1：活性炭的物理機(jī)械性能和孔隙率結(jié)構(gòu)指數(shù)的比較。

　　表1的分析表明，所獲得的活性炭具有由微孔，中孔和大孔組成的多孔結(jié)構(gòu)，其通過水吸附的總孔隙率和對碘和亞甲藍(lán)的活性得到證實(shí)。

　　為了研究改性活性炭的吸附活性，使用標(biāo)準(zhǔn)的硝酸汞試驗(yàn)溶液濃。將鹽樣品溶解在50ml濃硝酸中，用蒸餾水使溶液達(dá)到1升體積，并在緩沖溶液的幫助下，得到溶液的pH為3.5-4.5。吸附在靜態(tài)條件下進(jìn)行。將改性活性炭加入100ml目標(biāo)溶液中并搖動2小時。溶液汞濃度用原子發(fā)射光譜儀測試。

　　研究結(jié)果和分析

　　用發(fā)煙硫酸處理活性炭導(dǎo)致磺酸鹽基團(tuán)捕獲吸附劑表面和孔內(nèi)部。用二氯乙烷對活性炭的初級處理有利于磺化劑在孔深度中的滲透，從而增強(qiáng)氧化，并由此促進(jìn)磺酸鹽基團(tuán)的形成。孔深度中磺酸鹽基團(tuán)的存在增加了吸附劑相對于汞離子的吸附能力。對于改性活性炭在靜態(tài)條件下對汞離子吸附的研究結(jié)果，根據(jù)獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制了活性炭和改性活性炭的比較等溫線(圖1)。

　　圖1：活性炭的汞吸附等溫線和改性活性炭。

　　等溫線表明，改性活性炭的汞吸附能力高于活性炭吸，這可以通過在改性活性炭表面形成磺酸鹽基團(tuán)和改性活性炭的選擇性來解釋。根據(jù)結(jié)果表明改性活性炭對汞離子的吸附是未改性活性炭的1.6倍。

　　研究證實(shí)，改性活性炭吸附劑能很好的用于從礦業(yè)廢水提取汞離子。使用煤質(zhì)活性炭從礦業(yè)廢水提取有價值的組分可以在一定程度上解決汞離子對環(huán)境的污染問題。

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