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文檔簡介

1、目錄摘要錯(cuò)誤!未定義書簽。Abstract錯(cuò)誤!未定義書簽。TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark12 第一章前言3 HYPERLINK l bookmark14 1.1重金屬廢水概述3 HYPERLINK l bookmark16 1.2重金屬廢水的處理方法31.2.1化學(xué)法31.2.2物理法41.2.3生物修復(fù)法5 HYPERLINK l bookmark18 活性炭處理重金屬的吸附機(jī)理6 HYPERLINK l bookmark20 活性炭處理重金屬的吸附平衡模式7 HYPERLINK l bookmark22 Freundlich模式和Langmuir模式

2、7表面絡(luò)合模式7 HYPERLINK l bookmark24 活性炭吸附重金屬效果的影響因素71.5.1活性炭用量7pH值8溶液初始濃度8 HYPERLINK l bookmark26 1.5.4吸附時(shí)間8 HYPERLINK l bookmark28 1.5.5溫度8 HYPERLINK l bookmark30 1.5.6共存離子9 HYPERLINK l bookmark32 1.5.7其他因素9 HYPERLINK l bookmark34 第二章實(shí)驗(yàn)部分102.1實(shí)驗(yàn)試劑10 HYPERLINK l bookmark36 2.2實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備10 HYPERLINK l bookm

3、ark38 2.3實(shí)驗(yàn)方法102.3.1溶液的配置10活性炭的預(yù)處理10 HYPERLINK l bookmark40 2.3.3實(shí)驗(yàn)步驟10 HYPERLINK l bookmark44 第三章實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論12 HYPERLINK l bookmark46 吸附標(biāo)準(zhǔn)曲線12 HYPERLINK l bookmark48 3.2溫度對(duì)吸附效果的影響13 HYPERLINK l bookmark50 pH值對(duì)吸附效果的影響143.4吸附時(shí)間對(duì)吸附效果的影響15 與中和沉淀法相比,硫化物沉淀法的優(yōu)點(diǎn)是重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低,且處理后的廢水一般不用中和。其缺點(diǎn)是:硫化物沉淀物顆

4、粒小,易形成膠體,硫化物沉淀劑本身在水中殘留,遇酸生成硫化氫氣體,產(chǎn)生二次污染1。鐵氧體共沉淀法的主要原理為使鐵離子和重金屬離子產(chǎn)生氫氧化物沉淀,通入空氣攪拌并加入氫氧化物不斷反應(yīng),形成重金屬離子-鐵氧體。該法形成的污泥化學(xué)穩(wěn)定性較高,易于固液分離和脫水。一般用來處理含Cr廢水,也特別適用于含重金屬離子的電鍍混合廢水5。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單、投資少、操作簡便、不產(chǎn)生二次污染,缺點(diǎn)為能耗較高,處理后鹽度高,且處理的重金屬種類有限??偠灾瘜W(xué)沉淀法因?yàn)槌恋韯┑募尤肴菀自斐啥挝廴?,而且沉淀劑和環(huán)境條件都會(huì)影響出水質(zhì)量,且對(duì)沉淀物的處理工藝要求很高,再利用價(jià)值不高6。電解法電解法是利用金屬的

5、電化學(xué)性質(zhì),使金屬離子在電解時(shí)能從相對(duì)高濃度的溶液中分離出來,然后加以利用。電解法的優(yōu)點(diǎn)有去除率高、可回收利用重金屬、無二次污染等,但其又有能耗大、不能處理較低重金屬離子濃度的廢水的缺點(diǎn)。高分子重金屬捕集劑法重金屬捕集劑能夠結(jié)合重金屬離子,生成穩(wěn)定且難溶于水的金屬螯合物。反應(yīng)的效率較高,處理重金屬廢水時(shí)污泥沉淀快,含水率低,并具有良好的選擇性,可將部分重金屬離子與其他離子分離、回收再利用,從而克服了傳統(tǒng)化學(xué)處理法的不足,為后續(xù)的處理提供了方便,特別對(duì)廢水中重金屬含量低的廢水,處理費(fèi)用相對(duì)較低,但目前并沒有大規(guī)模的運(yùn)用到生產(chǎn)中。1.2.2物理法物理法即使廢水中的重金屬在不改變其化學(xué)形態(tài)的條件下進(jìn)

6、行吸附、濃縮、分離的方法,包括吸附、溶劑萃取、蒸發(fā)和凝固法、離子交換和膜分離等。吸附法吸附法是利用吸附劑吸附溶存于廢水中重金屬離子的一種方法。吸附法主要是以物理吸附和化學(xué)吸附為主。吸附法因其材料便宜易得,成本低,去除效果好而一直受到人們的青睞。傳統(tǒng)的、應(yīng)用得較多且技術(shù)較成熟的吸附劑為活性炭。活性炭是一種非極性吸附劑,它具有良好的吸附性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì),可以耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿,能經(jīng)受水浸、高溫、高壓作用,不易破碎。與其他吸附劑相比,活性炭具有巨大的比表面積和特別發(fā)達(dá)的微孔,通?;钚蕴康谋缺砻娣e高達(dá)500-1700m2/g。諸多研究表明,在重金屬的去除領(lǐng)域,活性炭吸附法具有技術(shù)簡單、經(jīng)濟(jì)可行、效果良好

7、等優(yōu)點(diǎn)8。但是活性炭再生效率低,使用壽命短,出水水質(zhì)有時(shí)難以滿足回用水要求。近年來,國內(nèi)外逐漸開發(fā)出有吸附能力的多種吸附材料,一類是以自然資源作為天然吸附材料,如腐植酸(HA)類物質(zhì)、粘土(斜發(fā)沸石)、殼聚糖類、玉米棒子芯、白楊木材鋸屑等;另一類是利用微生物作為生物吸附材料。生物吸附劑是一種特殊的離子交換劑,與常規(guī)離子交換劑不同,起作用的是生物細(xì)胞,主要有菌體、藻類和細(xì)胞提取物等。生物吸附劑具有其他吸附劑所不具有的的優(yōu)點(diǎn),例如:原料的來源廣、價(jià)格低、吸附能力強(qiáng)、易于分離回收重金屬等特點(diǎn),因此在國外已經(jīng)被較為廣泛應(yīng)用。但此法也存在一些問題:吸附容量較易受環(huán)境因素影響,另外,生物吸附材料對(duì)重金屬的

8、吸附具有選擇性,而重金屬廢水中往往含有多種重金屬,應(yīng)用上受到一定限制等10。溶液萃取法用溶液萃取法處理重金屬廢水時(shí),需選擇具有較高選擇性的萃取劑,且要求在萃取操作時(shí)注意選擇水相酸度。雖然萃取法有較大優(yōu)越性,但溶劑在萃取的過程中的流失和再生過程中能源消耗大,使得該方法具有一定的局限性,應(yīng)用也因此受到了很大的限制。離子交換法離子交換處理法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質(zhì)的方法,當(dāng)含重金屬的液體通過交換劑時(shí),交換劑上的離子同水中的重金屬離子進(jìn)行交換,從而達(dá)到去除水中重金屬離子的目的。目前應(yīng)用的離子交換劑主要有離子交換樹脂、沸石、膨潤土、離子交換纖維等。膜分離法膜分離技術(shù)是利用一種特殊的半透膜,在外

9、界壓力的作用下、不改變?nèi)芤夯瘜W(xué)形態(tài)的基礎(chǔ)上,將溶液和溶質(zhì)進(jìn)行分離或濃縮的方法。膜分離用于處理重金屬廢水,由于去除率高,選擇性強(qiáng),在常溫下操作無相態(tài)變化,能耗低、污染小,自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)受到了人們的廣泛重視并產(chǎn)生了很高的經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際應(yīng)用中主要有微濾膜(截留直徑在50nm左右)、納濾膜(截留直徑在0.1lnm之間)、超濾膜(截留直徑在150nm之間)、電生物膜等。近年來,膜技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)?;纳a(chǎn),在生產(chǎn)中主要有陶瓷膜、電生羥基膜等種類,根據(jù)不同處理需要可生產(chǎn)出不同直徑的膜產(chǎn)品,其生產(chǎn)成本也不盡不同。由于在應(yīng)用中為了膜的再生,需要在處理過程中對(duì)膜進(jìn)行反沖洗以增加膜的

10、使用壽命,從而使得其生產(chǎn)成本增加。另外,由于本身對(duì)生產(chǎn)工藝要求很高,所以其在應(yīng)用推廣中受到了限制6。生物修復(fù)法生物修復(fù)法指借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法,其中包括生物絮凝、生物化學(xué)法和植物生態(tài)修復(fù)等。生物絮凝法生物絮凝法是利用微生物或微生物產(chǎn)生的代謝物進(jìn)行絮凝沉淀的一種除污方法11。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生并分泌到細(xì)胞外、具有絮凝活性的代謝物,一般由多糖、蛋白質(zhì)、DNA、纖維素、糖蛋白和聚氨基酸等高分子物質(zhì)構(gòu)成,分子中含有多種官能團(tuán),能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉淀。生物絮凝法具有許多優(yōu)點(diǎn),例如處理廢水安全、方便且無毒,不產(chǎn)生二次污染,絮凝效果好等等。

11、但當(dāng)前也存在著生產(chǎn)成本較高、活體絮凝劑保存困難、難以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)等難題,因此大部分生物絮凝劑還處于探索研究階段。植物修復(fù)法植物修復(fù)法是指利用植物通過吸收、沉淀和富集等作用降低被污染土壤或地表水的重金屬含量,以達(dá)到治理污染、修復(fù)環(huán)境的目的。利用植物處理重金屬,主要由三部分組成:從廢水中吸取、沉淀或富集有毒金屬;降低有毒金屬活性,從而減少重金屬被淋濾到地下或通過空氣載體擴(kuò)散;將土壤中或水中的重金屬萃取出來,富集并輸送到植物根部可收割部分和植物地上枝條部分,通過收獲或移去已積累和富集了重金屬植物的枝條,降低土壤或水體中的重金屬濃度。植物修復(fù)法具有實(shí)施較簡便、成本較低和對(duì)環(huán)境擾動(dòng)少的優(yōu)點(diǎn),不僅可以凈

12、化和美化環(huán)境,而且在清除土壤中重金屬污染物的同時(shí),可以從富含重金屬的植物殘?bào)w中回收貴重金屬,取得直接的經(jīng)濟(jì)效益。但其存在的缺點(diǎn)是治理效率較低,不能治理重污染土壤,且一種植物只吸收一種或兩種重金屬,難以全面清除土壤中的所有污染物。另外施加有機(jī)螯合劑雖能增強(qiáng)對(duì)重金屬的富集能力,卻可能會(huì)造成有毒元素地下的滲漏,形成潛在的污染風(fēng)險(xiǎn),且增加了運(yùn)行成本。總之,植物修復(fù)技術(shù)作為一種新的污染治理替代技術(shù),盡管具有極大的潛力和市場(chǎng)前景,但目前主要還停留于實(shí)驗(yàn)室模擬研究階段。綜上所述,考慮本校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)條件,本研究擬定選取吸附法處理重金屬廢水的研究為方向,綜合考慮市場(chǎng)應(yīng)用情況及成熟程度,以及采購是否方便等實(shí)際情

13、況,本研究確定活性炭為本次研究的吸附劑?;钚蕴刻幚碇亟饘俚奈綑C(jī)理活性炭處理重金屬主要是靠吸附作用,目前認(rèn)為,活性炭對(duì)重金屬離子的吸附機(jī)理主要是重金屬離子在活性炭表面的離子交換吸附,同時(shí)還有重金屬離子與活性炭表面的含氧官能團(tuán)之間的化學(xué)反應(yīng)吸附、金屬離子在活性炭表面沉積而發(fā)生的捕集物理吸附12。但有外國學(xué)者認(rèn)為活性炭對(duì)重金屬的吸附不僅僅是一個(gè)簡單的離子交換過程,活性炭上各種活性位點(diǎn)對(duì)重金屬的吸附也是一個(gè)重要的原因,同時(shí)金屬陽離子和活性炭表面的陰離子間的靜電引力也起了一定的作用。還有學(xué)者13認(rèn)為活性炭對(duì)重金屬的吸附行為,可以用表面絡(luò)合吸附模式描述,活性炭顆粒表面各種含羥基的集團(tuán)與溶液中離子的各種形

14、式形成表面絡(luò)合而將其吸附?;钚蕴刻幚碇亟饘俚奈狡胶饽J紽reundlich模式和Langmuir模式活性炭對(duì)重金屬的吸附模式可以用Freundlich模式和Langmuir模式來模擬,這兩種模式也是最常見的經(jīng)典經(jīng)驗(yàn)?zāi)J?。這兩種模式主要是依靠大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而提出的數(shù)學(xué)模式,因其形式比較簡單,計(jì)算也較方便,并且能化成某一線性方程進(jìn)行作圖擬合而被廣泛應(yīng)用。石太宏等對(duì)活性炭吸附Zn2+的熱力學(xué)及其機(jī)理進(jìn)行了研究,他們發(fā)現(xiàn)在稀溶液中吸附Zn2+符合Langmuir模式。王桂芳口2等發(fā)現(xiàn)在其實(shí)驗(yàn)條件下活性炭對(duì)Cu2+、Ni2+、Fe3+的吸附符合Langmuir模式,且Freundlich模式也能很好地

15、擬合其實(shí)驗(yàn)結(jié)果。陳芳艷14等研究發(fā)現(xiàn)活性炭纖維對(duì)Cu2+、Ni2+、Cd2+的吸附符合Langmuir模式。同時(shí)Freundlich模式也可以較好地?cái)M合這三種金屬離子在活性炭纖維上的等溫吸附數(shù)據(jù)。張淑琴15等發(fā)現(xiàn)鉛鎘銅金屬離子在活性炭上的吸附行為遵循Langmuir模式,且在所考察的濃度范圍內(nèi),吸附行為又符合Freundlich模式。張克榮a等發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)錳有很強(qiáng)的吸附作用,吸附具有一定的選擇性,并且吸附作用符合Freundlich模式。Freundlich模式和Langmuir模式的應(yīng)用十分廣泛,其優(yōu)點(diǎn)是十分顯著的,但它們同時(shí)也含有一些缺點(diǎn):這兩種模式的參數(shù)通常是通過實(shí)驗(yàn)在特定的條件下得到的

16、,不具有普遍適用性,只能在有限的范圍內(nèi)才能運(yùn)用。另外,它們都沒有明確的物理意義,即使在其適用的范圍內(nèi),也只能概括地表達(dá)一部分實(shí)驗(yàn)事實(shí),并不能說明吸附作用的機(jī)理。表面絡(luò)合模式表面絡(luò)合模式是基于溶液中配位化學(xué)反應(yīng)平衡理論把金屬陽離子在活性炭表面上的吸附看成是活性炭上的官能團(tuán)羥基與金屬陽離子之間的化學(xué)反應(yīng),常用溶液中絡(luò)合反應(yīng)類似的方法處理這一表面過程。已經(jīng)提出的許多表面絡(luò)合模式中具有代表性的主要有恒定容量模式(CCM),擴(kuò)散層模式(DLM)以及三層模式(TLM)Ml。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)TLM模式不僅能描述各種情況下H型活性炭對(duì)重金屬的吸附情況,而且還能描述在多個(gè)金屬離子共存的條件下H型活性炭對(duì)重金屬的吸附情

17、況,TLM模型能成功地模擬出當(dāng)溶液中沒有表面沉積作用時(shí)活性炭對(duì)部分重金屬離子的吸附去除。然而,表面絡(luò)合模式的計(jì)算十分復(fù)雜而繁瑣,并且需要應(yīng)用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行多組分多相的復(fù)雜計(jì)算,因而也限制了表面絡(luò)合模式的應(yīng)用?;钚蕴课街亟饘傩Ч挠绊懸蛩刂饕獜膯蝹€(gè)金屬離子廢水(溶液)的角度討論對(duì)活性炭吸附的處理效果的影響因素,包括活性炭用量,pH值,初始濃度,吸附時(shí)間,溫度,共存離子等?;钚蕴坑昧炕钚蕴康挠昧繉?duì)吸附有一定的影響。對(duì)于相同的溶液,隨著活性炭用量的增加,各種離子的吸附效率隨之增加,吸附效果也隨之增強(qiáng),被吸附離子的相對(duì)濃度隨之降低,但它的單位吸附量呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。因?yàn)楫?dāng)原水中濃度一定時(shí),吸附劑量增加,

18、可供吸附的活性位隨之增多,吸附劑上吸附的吸附質(zhì)絕對(duì)量增加。而達(dá)到吸附平衡時(shí),吸附質(zhì)的平衡濃度降低,因而吸附去除率升高,但吸附容量卻隨著吸附劑量增加而降低,其原因是吸附劑量增加,平衡濃度降低,按照吸附平衡規(guī)律q=kCe,吸附容量也隨之下降。1.5.2pH值pH值對(duì)活性炭與金屬離子之間的親合力有著非常重要的影響,通常情況下,在一定范圍內(nèi)(臨界pH值以下),隨著溶液中pH值的增加,活性炭對(duì)金屬離子的吸附量也在增加。當(dāng)溶液的pH值升高后,活性炭表面官能團(tuán)被質(zhì)子化,從而表面電勢(shì)密度降低,金屬陽離子與活性炭表面的靜電斥力減少,因此吸附量增加。同時(shí),由于活性炭表面的官能團(tuán)為弱酸性,當(dāng)溶液pH值升高后,活性炭

19、上負(fù)電勢(shì)點(diǎn)增多,因而吸附量增多。但是,當(dāng)pH值超過一定限值時(shí),隨著pH值繼續(xù)增大,溶液中的OH-與金屬離子的化學(xué)作用力增大,導(dǎo)致金屬氫氧化物沉淀的生成,從而導(dǎo)致吸附量的相對(duì)下降。許多學(xué)者18-19研究發(fā)現(xiàn)在酸性溶液中活性炭對(duì)重金屬的吸附能力增加,但在堿性溶液中其吸附能力相對(duì)較低,酸性溶液比堿性溶液有利于活性炭對(duì)重金屬的吸附去除。一般而言,不同的金屬陽離子存在不同的最佳pH值或pH值范圍。溶液初始濃度根據(jù)EDL(雙層靜電)理論,當(dāng)溶液的初始濃度增加,金屬離子的去除率降低?;钚蕴康奈轿稽c(diǎn)是固定不變的,對(duì)金屬離子的吸附量也是固定的,因此當(dāng)金屬離子的初始濃度增加后,去除率降低。但是張萃18等研究發(fā)現(xiàn)

20、,用活性炭處理含砷廢水時(shí),隨著溶液中砷的初始濃度的增加,砷的去除率逐漸增加,但初始濃度增加到一定程度后,去除率反而隨著濃度的增加有所下降。因此,可以斷定,初始濃度對(duì)活性炭的處理效果必定有影響,但具體影響視不同的重金屬離子而定。吸附時(shí)間在活性炭的吸附過程中,振蕩時(shí)間對(duì)吸附效果也有較大的影響。溶液中的吸附質(zhì)占據(jù)活性中心是一個(gè)漸進(jìn)的過程,即需要一定的時(shí)間來使吸附達(dá)到平衡,這一段時(shí)間即所謂的吸附平衡時(shí)間。只有達(dá)到了吸附平衡時(shí)間,活性炭才能最大限度的發(fā)揮效能。重金屬離子在活性炭上的吸附容量均隨吸附時(shí)間的增加而增加,但當(dāng)吸附時(shí)間達(dá)到一定數(shù)值時(shí)則基本不變。開始時(shí)吸附容量上升很快是因?yàn)榇藭r(shí)重金屬離子在活性炭上

21、的吸附主要發(fā)生在外表面上,隨著吸附的進(jìn)行,吸附質(zhì)逐漸由大孔經(jīng)過過渡孔深入到微孔中,重金屬在內(nèi)孔中傳質(zhì)速度逐漸減慢,吸附容量隨時(shí)間緩慢增加,直至達(dá)到吸附平衡。溫度活性炭對(duì)重金屬的吸附作用實(shí)際為吸附和脫附兩個(gè)過程的競(jìng)爭,一般吸附是放熱過程,低溫有利;而脫附是吸熱過程,高溫有利。張淑琴14等研究發(fā)現(xiàn),低溫時(shí)溫度對(duì)吸附容量影響不大,而且對(duì)重金屬的吸附可達(dá)到很好的效果,而當(dāng)溶液溫度較高(高于50C)時(shí),液相吸附熱雖然較小,但是由于分子熱運(yùn)動(dòng)的加劇,導(dǎo)致對(duì)吸附平衡的破壞,吸附容量有所減小,表現(xiàn)為物理吸附性能的特性。在實(shí)際生產(chǎn)生活中,一般廢水的溫度變化不大,因而溫度對(duì)活性炭吸附含重金屬離子廢水的影響不大。共

22、存離子共存離子為重金屬離子有學(xué)者在對(duì)當(dāng)pH值=3時(shí),由核桃殼制成的活性炭對(duì)一系列單個(gè)重金屬溶液等溫吸附的研究中發(fā)現(xiàn):Hg2+,CN+和Cu2+與活性炭吸附位點(diǎn)具有較高的親和性。Ni2+,Cd2+,Ca2+,Sr2+,Zn2+,Co2+,Mn2+,Mg2+和K+與活性炭吸附位點(diǎn)的親和性較弱。Na+不能被活性炭吸附。因此,根據(jù)金屬離子與吸附位點(diǎn)的親和性將金屬分為3類:強(qiáng)親和性:Hg2+,Cr3+和Cu2+;中等親和性:Ni2+,Cd2+,Ca2+,Sr2+,Zn2+,Co2+,Mn2+,Mg2+和K+;弱親和性:Na+。張萃18等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在活性炭同時(shí)吸附鉻砷時(shí),砷的去除率峰值要比單獨(dú)吸附砷的去除率

23、高,這說明Cr(W)的存在誘發(fā)了活性炭對(duì)砷的吸附。共存離子為有機(jī)物活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附去除主要是物理吸附過程,但對(duì)重金屬離子卻是比較復(fù)雜,除了物理吸附以外,還可能存在化學(xué)吸附。有機(jī)物和金屬離子共存的兩相溶液中,物理吸附過程和化學(xué)吸附過程同時(shí)發(fā)生,但物理吸附過程更為重要。因此,重金屬離子的存在不會(huì)影響活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附,但有機(jī)物的存在卻能嚴(yán)重影響活性炭對(duì)重金屬的吸附。其他因素除了以上因素,活性炭種類、活性炭顆粒的大小以及溶液離子強(qiáng)度等都會(huì)影響活性炭對(duì)單個(gè)重金屬離子溶液的吸附效果。另外,活性炭表面是否改性對(duì)活性炭的吸附效果也有很大的影響,張建策20等發(fā)現(xiàn)經(jīng)濃硝酸改性后的活性炭具備了很強(qiáng)的吸附金屬

24、離子的能力,其吸附容量也要大得多,改性后的活性炭與原活性炭相比,對(duì)Pb2+的飽和吸附量提高了一百多倍。第二章實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)試劑本實(shí)驗(yàn)采用自行配制的溶液,實(shí)驗(yàn)所需試劑及藥品列于表2-1表2-1主要實(shí)驗(yàn)試劑及藥品表試劑名稱等級(jí)規(guī)格生產(chǎn)單位活性炭/3CdSO8HO42AR廣東汕頭市西隴化工廠CuSO5HO42AR天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所HNO3AR廣東汕頭市西隴化工廠NaOHAR廣東汕頭市西隴化工廠H2SO424AR湖南省株洲市化學(xué)工業(yè)研究所2.2實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備本實(shí)驗(yàn)所采用的主要實(shí)驗(yàn)儀器見表2-2。表2-2主要實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備表實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備型號(hào)生產(chǎn)單位數(shù)顯恒溫氣浴振蕩器THZ-C金壇市鑫鑫實(shí)驗(yàn)儀

25、器廠電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG-9146A上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司數(shù)顯酸度計(jì)PHS-3C杭州雷磁分析儀器廠原子吸收分光光度計(jì)WYX-9003A沈陽分析儀器廠2.3實(shí)驗(yàn)方法溶液的配置本實(shí)驗(yàn)主要研究活性炭對(duì)重金屬離子Cd和Cu的吸附性能情況及影響因素。實(shí)驗(yàn)前期將待用實(shí)驗(yàn)試劑配制好,備用。稱取藥品3CdSO48H2O0.2292g,CuSO45H200.3906g,加蒸餾水溶解后,移至1000ml容量瓶中定容,備用?;钚蕴康念A(yù)處理本實(shí)驗(yàn)采用的吸附劑為活性炭顆粒,在使用前應(yīng)先經(jīng)過預(yù)處理。處理方法:將一定量的活性炭用鹽酸、蒸餾水洗凈后加蒸餾水煮沸,沸騰20min,然后冷卻至室溫,置于干燥箱中,在105C下

26、恒溫干燥24h。實(shí)驗(yàn)步驟(1)繪制含銅離子和含鉻離子溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線。配制濃度分別為0.2mg/l、0.4mg/l、0.8mg/l、1.0mg/1的含Cu2+溶液共4份,在波長為324.7nm,狹縫為2.0,電壓為292V,電流為4.77A的條件下用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定其吸光值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。配制濃度分別為0.2mg/l、0.4mg/l、0.8mg/l、l.Omg/1的含Cd2+溶液共4份,在波長為229.1m,狹縫為2.0,電壓為289V,電流為5.52A的條件下用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定其吸光值,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。分別配制100ml濃度為10mg/1的含Cu2+溶液和含Cd2+溶液各9份,每份中

27、加入已經(jīng)過預(yù)處理的活性炭2g(0.003g),兩種不同金屬離子的溶液試樣分別在10C、20C、25C、30C、35C、40C、45C、50C、55C的溫度下振蕩5h,然后過濾,應(yīng)保證濾液澄清,以避免影響后續(xù)操作。再用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定活性炭對(duì)Cu離子和Cd離子的吸附效果。分別配制100ml濃度為10mg/1的含Cu2+溶液和含Cd2+溶液各7份,每份中加入已經(jīng)過預(yù)處理的活性炭2g(0.003g)。調(diào)節(jié)溶液的pH值,以探尋最佳pH值。調(diào)節(jié)7份CdSO4溶液的pH值分別為2.0、3.4、4.0、5.6、7.3、8.3、10.2,7份CuSO4溶液的pH值分別為2.0、3.6、4.4、5.4、6

28、.5、8.1、10.3。將調(diào)好pH值的溶液在常溫下(25C)振蕩5h,然后過濾,再用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定活性炭對(duì)Cu離子和Cd離子的吸附效果。根據(jù)前兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選定溫度(常溫25C)及pH值(Cu2+為6.8),測(cè)定吸附時(shí)間和不同起始濃度對(duì)活性炭吸附效果的影響。配制100ml濃度分別為2mg/l,4mg/l、6mg/l、8mg/l、10mg/l、12mg/l的含Cu2+溶液各6份,調(diào)節(jié)pH值至6.8(0.04),每份中加入已經(jīng)過預(yù)處理的活性炭2g(0.003g),將恒溫振蕩器調(diào)至實(shí)驗(yàn)溫度,開始振蕩。每種濃度的6份試樣分別于50min、100min、200min、300min、350min、

29、400min取出過濾,濾液用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定。根據(jù)前兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果,選定溫度(常溫25C)及pH值(Cd2+為7.5),測(cè)定吸附時(shí)間和不同起始濃度對(duì)活性炭吸附效果的影響。配制100ml濃度分別為2mg/l,4mg/1的含Cd2+溶液各6份,調(diào)節(jié)pH值至7.5(0.04),每份中加入已經(jīng)過預(yù)處理的活性炭2g(0.003g),將恒溫振蕩器調(diào)至最佳溫度,開始振蕩。每種濃度的6份試樣分別于50min、100min、200min、300min、350min、400min取出過濾,濾液用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定。再配制濃度分別為6mg/l、8mg/l、10mg/l、12mg/1的含Cd2+溶液各6份,操

30、作同上。每種濃度的6份試樣分別于50min、150min、250min、350min、400min、450min取出過濾,濾液用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定。第三章實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論3.1吸附標(biāo)準(zhǔn)曲線實(shí)驗(yàn)測(cè)得的不同濃度的CuSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液及CdSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光值,將吸光值與各溶液的濃度做曲線,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線,見圖3-1,圖3-2。圖3-2CdSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液吸附標(biāo)準(zhǔn)曲線說明:實(shí)驗(yàn)中因原子吸收分光光度計(jì)儀器中途檢修,在檢修后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí),重新配置的CdSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液,故CdSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液有兩條標(biāo)準(zhǔn)曲線。從圖3-1及圖3-2中可以看出,兩種溶液的濃度與吸光值呈現(xiàn)出線性相關(guān),濃度越大,吸光值越大。根據(jù)兩圖中的線

31、性方程,已知待測(cè)溶液的吸附值,可以算出溶液的相關(guān)濃度,從而得到活性炭吸附重金屬離子處理的去除率。3.2溫度對(duì)吸附效果的影響本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了最適溫度的探尋。根據(jù)所查資料,以及從實(shí)際生產(chǎn)中的情況來考慮,選取實(shí)驗(yàn)溫度段為10C、20C、25C、30C、35C、40C、45C、50C、55C。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制成圖,不同溫度下活性炭吸附CuSO4溶液以及CdSO4溶液的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別見圖3-3及圖3-4。由圖3-3和圖3-4可知,隨著溫度的增加,溶液中重金屬離子的濃度增大,故隨著溫度的增加,活性炭的吸附作用減弱,吸附量逐漸減少。這是因?yàn)槲揭话闶欠艧徇^程,而脫附是吸熱過程,低溫有利于吸附,高溫有利于脫附。從圖中

32、可以看到,低溫時(shí),溶液中重金屬離子濃度較小,活性炭的吸附容量較大,對(duì)重金屬的吸附可達(dá)到很好的效果。而隨著溫度的增加,尤其是當(dāng)溶液溫度較高(高于50C時(shí)),溶液中重金屬離子的濃度增大,活性炭的吸附作用減弱、吸附容量減小。這是因?yàn)檩^高溫度時(shí)液相吸附熱雖然較小,但是由于分子熱運(yùn)動(dòng)的加劇,導(dǎo)致對(duì)吸附平衡的破壞,活性炭吸附容量大大減小,即溶液中重金屬離子的濃度增大,這與有關(guān)學(xué)者的研究結(jié)果是相類似的。由此也可以看出,活性炭吸附重金屬離子表現(xiàn)為物理吸附性能的特性。為了實(shí)驗(yàn)操作的方便性以及節(jié)約能耗,本研究后續(xù)實(shí)驗(yàn)部分Cu2+的吸附實(shí)驗(yàn)和Cd2+的吸附實(shí)驗(yàn)均采用25C。從圖3-3和圖3-4中中可看到,溫度為10

33、C25C時(shí),活性炭的吸附容量變化均很小,因此采用25C是可行的。3.3pH值對(duì)吸附效果的影響從參考資料中我們發(fā)現(xiàn),pH值對(duì)活性炭與金屬離子之間的親合力有著非常重要的影響,通常情況下,在一定范圍內(nèi)(臨界pH值以下),隨著溶液中pH值的增加,活性炭對(duì)金屬離子的吸附量也在增加,但是,當(dāng)pH值超過一定限值后,活性炭的吸附量會(huì)下降。因?qū)嶒?yàn)條件有限,pH值不能調(diào)至精確值,但對(duì)研究pH值對(duì)活性炭吸附的影響已經(jīng)足夠。研究pH值對(duì)活性炭吸附的影響的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3-5和圖3-6。由圖3-5可知,隨著pH值的增加,CuSO4溶液中重金屬離子濃度減小,即活性炭對(duì)重金屬離子的吸附作用增大、吸附量增強(qiáng)。這是因?yàn)楫?dāng)溶液的p

34、H值升高后,活性炭表面官能團(tuán)被質(zhì)子化,從而使表面電勢(shì)密度降低,金屬陽離子與活性炭表面的靜電斥力減少,因此吸附量增加。同時(shí),由于活性炭表面的官能團(tuán)為弱酸性,當(dāng)溶液)H值升高后,活性炭上負(fù)電勢(shì)點(diǎn)增多,因而吸附量增多。但當(dāng)pH值增大到堿性時(shí),隨著pH值增大,溶液中重金屬離子濃度增大,即活性炭的吸附作用有所減弱,吸附量有所降低。這是因?yàn)殡S著pH值繼續(xù)增大,溶液中的0H-與金屬離子的化學(xué)作用力增大,導(dǎo)致金屬氫氧化物沉淀的生成,從而引起吸附量的相對(duì)下降。這與許多學(xué)者得出的“酸性溶液中活性炭對(duì)重金屬的吸附能力增加,但在堿性溶液中其吸附能力相對(duì)較低,酸性溶液比堿性溶液有利于活性炭對(duì)重金屬的吸附去除”的結(jié)論是一

35、致的。根據(jù)圖3-5可以確定,活性炭吸附CuSO4溶液的最佳pH值大致為6.8。由圖3-6可知,隨著pH值的增加,CdSO4溶液中重金屬離子濃度緩慢減小,即活性炭的吸附作用緩慢增大。這是因?yàn)樵趐H值很小的時(shí)候,溶液中存在大量的H+離子,溶液中的H+會(huì)跟活性炭表面的含氧活性官能團(tuán)結(jié)合,改變活性炭表面的親和性,占據(jù)活性炭的有效活性中心,使重金屬離子沒有充分被吸附,所以吸附量相對(duì)較低。隨著溶液pH值的逐漸升高,跟活性炭表面官能團(tuán)結(jié)合了的H+會(huì)發(fā)生離解,使得大量的活性中心暴露在外面,重金屬離子將占據(jù)這些活性中心而被有效吸附,所以吸附量隨著pH值的增大而增大。但當(dāng)pH值增大到堿性時(shí),隨著pH值增大,溶液中

36、重金屬離子濃度緩慢增大,活性炭的吸附作用有所減弱,吸附量有所降低。這是因?yàn)槿芤褐械?H-與金屬離子的化學(xué)作用力增大,導(dǎo)致金屬氫氧化物沉淀的生成從而引起吸附量的相對(duì)下降。根據(jù)上圖可以得到活性炭吸附CdSO4溶液的最佳pH值大致為7.5。3.4吸附時(shí)間對(duì)吸附效果的影響本實(shí)驗(yàn)為探究吸附時(shí)間及初始濃度對(duì)吸附效果的影響,共進(jìn)行了初始濃度分別為2mg/l、4mg/1、6mg/1、8mg/1、10mg/1、12mg/l的CuSO4溶液和CdSO4溶液的吸附平行實(shí)驗(yàn)6組。計(jì)算CuSO4溶液中Cu2+剩余濃度采用的公式為y=0.0167x+0.0002,其中y為吸光值,x為溶液濃度(mg/l)。對(duì)于CdSO4溶

37、液而言,其中前三種濃度為一小組,使用CdSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液吸附標(biāo)準(zhǔn)曲線(A)的公式y(tǒng)=0.056x-0.0028(y、x含義同上)進(jìn)行計(jì)算,后三組使用CdSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液吸附標(biāo)準(zhǔn)曲線(B)的公式y(tǒng)=0.0345x+0.1039(y、x含義同上)進(jìn)行計(jì)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別列于圖3-7,圖3-8。吸附時(shí)間(min)圖3-7活性炭吸附不同初始濃度的CuSO4溶液從圖3-7可看出,活性炭吸附初始濃度為2mg/l、4mg/l、6mg/l、8mg/l、10mg/l、12mg/l的CuSO4溶液時(shí),均呈現(xiàn)出前50min時(shí)溶液中Cu2+的濃度下降很快、活性炭吸附容量上升很快的趨勢(shì),這主要是因?yàn)榇藭r(shí)重金屬離子在活性炭上的

38、吸附主要發(fā)生在外表面上。隨著吸附的進(jìn)行,吸附質(zhì)逐漸由大孔經(jīng)過過渡孔深入到微孔中,重金屬在內(nèi)孔中傳質(zhì)速度逐漸減慢,吸附容量隨時(shí)間緩慢增加,此時(shí)溶液中的Cd2+的濃度緩慢降低,直至達(dá)到吸附平衡。達(dá)到平衡的時(shí)間大約為400min。吸附時(shí)間(min)吸附時(shí)間(min)(B)圖3-8活性炭吸附不同初始濃度的CdSO4溶液由圖3-8可知,活性炭吸附初始濃度為2mg/l、4mg/l、6mg/1、8mg/1、10mg/1、12mg/l的CdSO4溶液時(shí),均呈現(xiàn)出前50min時(shí)吸附容量上升很快,溶液中Cd2+的濃度下降很快的趨勢(shì),這主要是因?yàn)榇藭r(shí)重金屬離子在活性炭上的吸附主要發(fā)生在外表面上。隨著吸附的進(jìn)行,吸附

39、質(zhì)逐漸由大孔經(jīng)過過渡孔深入到微孔中,重金屬在內(nèi)孔中傳質(zhì)速度逐漸減慢,吸附容量隨時(shí)間緩慢增加,此時(shí)溶液中的Cd2+的濃度緩慢降低,直至達(dá)到吸附平衡。達(dá)到吸附平衡的時(shí)間也是400min左右。初始濃度對(duì)吸附效果的影響將活性炭吸附初始濃度為2mg/l、4mg/l、6mg/l、8mg/l、10mg/l、12mg/l的CuSO4溶液和CdSO4溶液的最終去除效率計(jì)算出來,并作圖,分別列入圖3-9和圖3-10中。圖3-9圖3-9活性炭吸附不同初始濃度CuSO4溶液的去除率)驗(yàn)率除去子離銅圖3-10圖3-10活性炭吸附不同初始濃度CdSO4溶液的去除率)率除去子離鎘從圖3-9和圖3-10可知,當(dāng)投入的活性炭的

40、量為定值時(shí),隨著初始濃度的增加,活性炭對(duì)CU2+和Cd2+的去除率均逐漸降低。這是因?yàn)榛钚蕴康奈轿稽c(diǎn)是固定不變的,對(duì)金屬離子的吸附量也是固定的,因此當(dāng)金屬離子的初始濃度增加后,其去除率降低。由圖3-9可知,當(dāng)CuSO4溶液濃度較低(v4mg/l)時(shí),活性炭對(duì)其重金屬離子的去除率可達(dá)到91%左右,但活性炭處理較高濃度(8mg/l)的CuSO4溶液時(shí),Cu2+的去除率僅40%至50%。由圖3-10可知,活性炭顆粒處理較低濃度(8mg/l)的CdSO4溶液時(shí),僅50%至60%的去除率。吸附性能及機(jī)理分析靜態(tài)吸附容量是描述和預(yù)測(cè)活性炭的吸附性能的重要指標(biāo),因此可以根據(jù)活性炭吸附前后樣品濃度的變化,選

41、用Langmuir模型和Freundlich模型來進(jìn)一步分析其吸附性能。在實(shí)驗(yàn)條件下,對(duì)一系列不同濃度的重金屬離子Cu2+和Cd2+進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn),測(cè)試在吸附平衡后相對(duì)應(yīng)的溶液中金屬離子濃度,所得數(shù)據(jù)換算為吸附量,分別繪制吸附等溫線。Langmuir等溫式由對(duì)單一組分的溶質(zhì),水處理中常見的吸附等溫線有兩種形式,其中一種是Langmuir等溫式,其標(biāo)準(zhǔn)形式為:C1aCe=+Le(1)(2)qKKeL(1)(2)而吸附量qe計(jì)算式如下:Vq(CC)eW0e式中,aL和Kt均為常數(shù);V為溶液的體積;W為活性炭的質(zhì)量;C和C分別為金屬LLoe離子吸附前后的濃度。本實(shí)驗(yàn)中V=100ml=0.1l,W=2g

42、,貝則q=0.1/2(CC)=0.05(CC),對(duì)25C時(shí)初始eoeoe濃度分別為2mg/l、4mg/1、6mg/1、8mg/1、10mg/1、12mg/1的CuSO4溶液和CdSO4溶液吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到Langmuir等溫線,見圖3-11吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到Langmuir等溫線,見圖3-11及圖3-12。圖3-11Cu2+的Langmuir等溫線從圖3-11和圖3-12可以看出,金屬離子Cu2+及Cd2+在活性炭上的吸附行為遵循Langmuir公式。Freundlich等溫式Freunlich等溫式也是一種常見的吸附模型,其線性形式為:1gq二1gk+lgCene指數(shù)函數(shù)形式的

43、經(jīng)驗(yàn)公式為:q=KC1/nee1式中q為吸附量,計(jì)算方法同上;lgK為截距;1為斜率;C為重金屬離子吸附后ene的平衡濃度。本實(shí)驗(yàn)中V=100ml=0.1l,W=2g,貝則q=0.1/2(CC)=0.05(CC),對(duì)25C時(shí)初始eoeoe濃度分別為2mg/l、4mg/l、6mg/l、8mg/l、10mg/l、12mg/l的CuSO4溶液和CdSO4溶液吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到Freunlich等溫線,見圖3-13及圖3-14。eog!0-1-0.8eog!0-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81-0.2-0.4y=0.2236x-0.7232圖3-13Cu2+的Fre

44、unlich等溫線從圖3-13可知,lgK=0.7232,由此可算出K=0.189,又可從圖中得知斜率1=0.2236,則由此可得Cu2+的Freunlich的吸附等溫式為:nq=0.189C0.2236ee6a-8a00.40.200.2-0.20.40.4y=0.235x0.60.816a-8a00.40.200.2-0.20.40.4y=0.235x0.60.810.7161eos!0.60.811.2lgCe圖3-14Cd2+的Freunlich等溫線從圖3-14可知,lgK=0.7161,由此可算出K=0.1923,由此可得Cd2+的Freunlich的吸附等溫式為:q=0.1923

45、C0.235ee從圖3-13及圖3-14還可知,在考察的溫度及濃度范圍內(nèi)模型。1又因?yàn)樾甭室?0.235,則n吸附行為又符合Freundlich第四章結(jié)論與展望4.1結(jié)論低溫時(shí),活性炭的吸附容量較大,對(duì)重金屬離子CU2+和Cd2+的吸附可達(dá)到很好的效果。而隨著溫度的增加,尤其是當(dāng)溶液溫度較高(高于50C)時(shí),活性炭的吸附作用減弱、吸附容量減小。活性炭吸附重金屬離子表現(xiàn)為物理吸附性能的特性。在一定pH值范圍內(nèi)(通常為酸性至中性),隨著溶液pH值增大,活性炭對(duì)重金屬離子Cu2+和Cd2+的吸附量也增大。當(dāng)pH值超過一定限值時(shí),隨著pH值繼續(xù)增大,其吸附量相對(duì)降低。隨著吸附時(shí)間的增加,活性炭的吸附量

46、逐漸增大,開始時(shí)溶液中重金屬離子Cu2+和Cd2+的濃度下降很快,即活性炭吸附容量上升很快,隨著吸附的進(jìn)行,活性炭吸附容量隨時(shí)間緩慢增加,直至達(dá)到吸附平衡,且其達(dá)到吸附平衡的時(shí)間大致為400min。當(dāng)投入的活性炭的量為定值時(shí),隨著初始濃度的增加,活性炭對(duì)Cu2+和Cd2+的去除率均逐漸降低?;钚蕴款w粒處理較低濃度(v4mg/l)的CuSO4溶液和CdSO4溶液時(shí),去除率均可達(dá)90%左右,但處理較高濃度(8mg/l)的溶液時(shí),僅40%至60%的去除率。金屬離子Cu2+及Cd2+在活性炭上的吸附行為遵循Langmuir模式,同時(shí),在考察的溫度及濃度范圍內(nèi),活性炭對(duì)兩種金屬離子的吸附行為又符合Fre

47、undlich模型。4.2建議本實(shí)驗(yàn)中采用的活性炭為直接購買的活性炭顆粒,僅經(jīng)過了較簡單的處理,其粒徑不統(tǒng)一,這勢(shì)必會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響,建議以后實(shí)驗(yàn)將活性炭碾碎,并經(jīng)過篩分處理,或者直接購買活性炭粉末。直接用活性炭吸附重金屬離子時(shí)處理效果不是特別理想,可以采用電化學(xué)處理21或其他處理改變活性炭的性能,從而增強(qiáng)其去除重金屬離子的效果。4.3展望隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,重金屬污染問題日趨嚴(yán)重,活性炭作為一種優(yōu)良的吸附劑,今后其對(duì)重金屬的去除研究可以沿著以下方面進(jìn)行:目前,對(duì)活性炭吸附單一金屬離子研究較多,而活性炭對(duì)多種金屬離子共存時(shí)的吸附研究則少見于文獻(xiàn)中,而在實(shí)際的重金屬廢水中往往是多種金屬離

48、子共同存在的,因此活性炭對(duì)多種金屬離子共存時(shí)的吸附研究有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于活性炭的再生成本高,因此可以將微生物固定化于活性炭上以達(dá)到延長活性炭的飽和吸附時(shí)間的目的,同時(shí)也可利用生物吸附來處理重金屬廢水,目前已經(jīng)有學(xué)者開始了這方面的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示將微生物固定化于活性炭上后對(duì)金屬離子有良好的去除效果。參考文獻(xiàn)賈燕,汪洋重金屬廢水處理技術(shù)的概況及前景展望J中國西部科技,2007,(4):10-13.施紅,努爾東拜,吳云海等活性炭吸附法去除廢水中重金屬的研究進(jìn)展J.江蘇環(huán)境科技,2006,19(2):110-113.杜杰,張誠低成本吸附劑處理含重金屬廢水的研究進(jìn)展J.粉煤灰綜合利用,2006,

49、(5):49-51.馮彬,張利民.電鍍重金屬廢水治理技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望J.江蘇環(huán)境科技,2004,17(3):38-40.張學(xué)洪,王敦球,程利等.鐵氧法處理電解鋅廠生產(chǎn)廢水J.環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2003,26(1):36-37.李玉文,郭軍,尤鐵學(xué).重金屬廢水處理工藝的研究J內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2008,(11):78-80.唐受印,戴友芝,汪大翚.廢水處理工程(第二版)M北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004:131.鄭少平,李衛(wèi)平.活性炭吸附法去除重金屬研究進(jìn)展J山西建筑,2007,33(14):153-154.李健,張惠源,爾麗珠電鍍重金屬廢水治理技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀(II)J電鍍與精飾,2003,25(

50、4):30-32.馬前,張小龍國內(nèi)外重金屬廢水處理新技術(shù)的研究進(jìn)展J.環(huán)境工程學(xué)報(bào),2007,1(7):10-14.馬士軍微生物絮凝劑的開發(fā)及應(yīng)用J.工業(yè)處理,1997,12(1):7-10.王桂芳,包明峰,韓澤志活性炭對(duì)水中重金屬離子去除效果的研究J環(huán)境保護(hù)科學(xué),2004,30(2):26-29.13張瑤,張克榮,羅永義等活性炭對(duì)鉛鎘鎳鉆離子的吸附機(jī)理探討J.華西醫(yī)大學(xué)報(bào),1995,26(3):322-325.陳芳艷,唐玉斌,茅新華活性炭纖維對(duì)水中重金屬離子的吸附研究J.遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技,2002,22(2):22-23.張淑琴,童仕唐.活性炭對(duì)重金屬離子鉛鎘銅的吸附研究J.環(huán)境科學(xué)與管理,

51、2008,33(4):91-94.張克榮,張瑤,李崇福等活性炭對(duì)錳吸附作用研究J中國衛(wèi)生檢驗(yàn)雜志,1994,4(5):273-275.17劉瑞霞,湯鴻霄,勞偉雄重金屬的生物吸附理論及吸附平衡模式研究J化學(xué)進(jìn)展,2002,14(20):87-92.18楊軍浩,方繼明,高工溶液pH、離子強(qiáng)度和溫度對(duì)活性炭吸附活性染料的影響J.上海染料,2009,37(6):42-49.19張萃,李亞峰,田西滿.活性炭吸附處理含砷廢水的研究J工業(yè)安全與環(huán)保,2009,35(12):6-7,10.張建策,毛立新表面改性對(duì)活性炭吸附重金屬性能的影響J.化工時(shí)刊,2005,19(12):28-29.Soo-JinPark

52、,Young-MiKim.AdsorptionbehaviorsofheavymetalionsontoelectrochemicallyoxidizedactivatedcarbonfibersJ.MaterialsScienceandEngineeringA,2005,(391):121-123.致謝感謝四年來環(huán)境工程專業(yè)所有老師對(duì)我學(xué)習(xí)和生活上給以的指導(dǎo)和幫助。本論文是在*老師的悉心指導(dǎo)下完成的,從論文的選題,到實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)實(shí)施,再到最終論文的寫作,每一步都凝聚著他的心血和汗水。他認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度,敏銳的思維、高瞻遠(yuǎn)矚的研究精神以及豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),無不令我敬佩不已;他不僅在學(xué)業(yè)上給予我孜孜不

53、倦的指導(dǎo),在生活上也給予了我無微不至的關(guān)懷,同時(shí)也讓我領(lǐng)悟了許多為人處世的道理,這些都將成為我人生中寶貴的財(cái)富。同時(shí),我也非常感謝實(shí)驗(yàn)時(shí)同組成員對(duì)我的幫助。最后在論文完成之際,謹(jǐn)向恩師表示我最誠摯的感謝!祝愿老師身體健康,合家歡樂,工作順利,萬事如意!附錄:文獻(xiàn)翻譯電化學(xué)氧化的活性炭吸附重金屬離子行為的研究蘇樸辰,楊米金高級(jí)材料師,韓國化學(xué)工藝研究協(xié)會(huì),107號(hào)郵政郵箱,宇松,大田市305-600,韓國首爾摘要在這項(xiàng)工作中,活性炭纖維(ACFs)的電化學(xué)氧化處理的影響被用于研究其對(duì)重金屬的吸附行為上。結(jié)果,酸性的或基本的陽極氧化處理導(dǎo)致了其對(duì)Cr(VI),Cu(II),和Ni(II)的吸附作用

54、的增強(qiáng),這可能是ACF表面含氧官能團(tuán)的結(jié)果。關(guān)鍵詞:活性炭纖維;電化學(xué)處理;表面性能;重金屬離子;吸附(作用)1.簡介與傳統(tǒng)的顆粒狀或粉末狀的活性炭相比,活性炭纖維(ACFs)因其巨大的表面積、多微孔特性和很快的吸附/解吸速率被作為極好的吸附劑而廣泛使用。1另外,活性碳纖維(ACFs)的微觀結(jié)構(gòu)在活化過程中得到了發(fā)展,同時(shí)還受許多因素的影響,例如活化的程度及其使用時(shí)的條件。2炭質(zhì)吸附劑的吸附/解吸速率很大程度上不僅取決于微孔的結(jié)構(gòu),還取決于其表面性能。3總的來說,在電解質(zhì)中用電化學(xué)氧化處理后的碳棒,在其表面能發(fā)生微觀結(jié)構(gòu)和表面(性能)的變化。電化學(xué)氧化處理有利于使ACFs表面獲得相對(duì)而言較多的

55、含氧官能團(tuán)。4在這項(xiàng)研究中,通過用酸性或基本的電解質(zhì)進(jìn)行電化學(xué)氧化處理對(duì)ACFs進(jìn)行改良,以獲得含氧官能團(tuán),本文將對(duì)ACFs經(jīng)過電化學(xué)氧化處理后對(duì)重金屬的吸附行為進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)部分先用去離子水清洗以樹脂為基礎(chǔ)的活性碳纖維(ACFs)(束狀,Kureha),然后在80C恒溫條件下干燥24h(未經(jīng)處理的ACFs)。所有的其他化學(xué)藥品在分析階段之前從奧德里奇化學(xué)藥品公司購買,并按原樣使用。ACFs分別在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的H3PO4(A-ACFs)和NH4OH(B-ACFs)的水溶液中進(jìn)行電解反應(yīng)(電解時(shí))ACFs相當(dāng)于陽極,吸引電解液中的負(fù)離子到ACFs的表面,在電解液中同時(shí)還有陰極石墨板,整個(gè)AC

56、Fs的表面處理過程在電子浴池7A的條件下進(jìn)行,持續(xù)10分鐘。從電解池中取出的已處理過的ACFs,于110C恒溫干燥6小時(shí)。采用勃姆式滴定法來測(cè)量ACFs的表面性質(zhì),ACFs的比表面積和微孔結(jié)構(gòu)通過在77K的條件下測(cè)量其對(duì)氮的吸附效率來評(píng)價(jià)(微粒學(xué),ASAP2010)。在150m1濃度為20ppm的Na2CrO44H2O,CuCJQO,以及NiCl26H2O三種溶液中分別加入0.05g活性炭纖維(ACFs),每個(gè)反應(yīng)瓶均用石蠟?zāi)っ芊猓缓笳袷?。重金屬離子的吸附總量通過電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜儀來測(cè)量(ICP-AES,Jovin-YvonUltima-C)。結(jié)果與討論許多文獻(xiàn)中均描述了對(duì)碳的表面性能的研究?;镜幕钚蕴坷w維(ACFs)與經(jīng)過酸化處理的活性碳纖維(ACFs)的表面性

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