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活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

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活性炭除去电镀废水中的重金属
文章作者：韩研网络部 更新时间：2019-4-16 14:56:06

　　每年，在工业废水排放中含有大量氰化物和重金属，这些废水来自合金，汽车制造，采矿处理，和金属电镀工业中。金属表面处理和电镀制造装置是这些污染物的主要来源，这些污染物是水系统及其周围环境污染的主要原因。因此，必须控制这些废水中重金属(Cr，Ni和Zn)的存在，因为这些污染物即使在低浓度下也会因其高毒性而引起环境问题。我们通过粉末状活性炭吸附和用二乙基二硫代氨基甲酸钠改性的活性炭吸附同时去除重金属如Cr，Ni和Zn，下面是我们的实验结果。

　　活性炭改性思路：具有大疏水基团的二硫代氨基甲酸酯分子强烈地吸附重金属到表面并且可以改变金属吸附剂的特性以获得更有利的吸附条件。在二硫代氨基甲酸酯衍生物中，在活性炭中使用二乙基二硫代氨基甲酸钠(铜试剂)。活性炭由于铜试剂的附着，重金属(Cu，Zn)与活性炭表面之间的亲和力得到改善。SDDC也被用作多壁碳纳米管中的螯合剂作为固相萃取的吸附剂，然后在高效液相色谱中测量水样中的Ni，钴(Co)和汞(Hg)离子。

　　使用铜试剂进行活性炭修改

　　使用干燥的活性炭12克用250mL的在5.30 mmol/L的铜试剂溶液中，条件在50℃下在200rpm的持续搅拌。在该处理之后，将混合物通过0.45-μm膜滤器过滤以分离吸附剂，然后用蒸馏水洗涤。然后将铜试剂改性的活性炭在100℃下烘箱干燥12小时。两种吸附剂在使用前在100℃下干燥8小时。

　　吸附实验

　　为了检验时间和初始pH对重金属吸附的影响，进行实验室规模和批量吸附实验。通过添加储备溶液，在蒸馏水样品中将每种金属(Cr，Ni和Zn)的初始浓度设定为50mg/L。将pH为5至11的含有30g/L的活性炭和改性活性炭注入人造重金属废水样品中。注射后，在反应过程中以50rpm的恒定速度搅拌样品。在实验的最后一步，从烧瓶中收集样品并进行分析。

　　活性炭和改性活性炭的表征

　　首先，检查每种吸附剂的物理化学特性。图1显示了制备的吸附剂的SEM图像和EDS图案。虽然仅活性炭吸附剂的表面仅由碳组成，而改性活性炭由碳和各种无机元素组成(图1)。在用铜试剂修饰后，铜试剂化合物中的硫存在于改性活性炭表面上。该结果意味着铜试剂成功地吸附到活性炭表面。

　　图1：(a)活性炭和(b)改性活性炭的SEM图像和EDS图案。

　　吸附动力学

　　测量了活性炭和改性活性炭竞争性金属去除动力学中的时间效应。图2显示了使用活性炭和改性活性炭对时间对重金属吸附的影响。活性炭上重金属吸附的最佳时间为8小时，改性活性炭的最佳时间增加至约12小时(图2)。此外，活性炭对Zn的吸附率最高，其次是Cr，然后是Ni。相反，改性活性炭对Cr的吸附率最高，其次是Zn，然后是Ni(图3)。重金属吸附竞争序列是可变的，但统计学上最常见的序列是Cr，其次是Zn，然后是Ni。在这项研究中，活性炭没有遵循这一规则而改性活性炭确实如此。这种现象没有明确的理由，需要进一步研究。

　　图2：使用(a)活性炭和(b)改性活性炭对重金属的吸附去除的影响。

　　初始pH值对吸附的影响

　　为了检验初始pH对吸附的影响，在不同的pH条件下进行吸附实验。图3显示了初始pH对重金属吸附的影响。随着pH的增加，当使用活性炭时，Ni和Zn的吸附去除率略有增加，而Cr去除率显着下降(图3(a))。在酸性pH条件下H+离子的浓度和迁移率越高，由于金属和H+离子之间的竞争性吸附，导致Ni和Zn的吸附减少。当pH低于pH pzc时，活性炭的表面可主要被H+离子覆盖。由于这个原因，活性炭表面上有限的可用结合位点，金属阳离子(Ni和Zn)的吸附在较低的pH值下会降低。然而，当pH增加时，金属和H+离子之间的竞争会降低，因此Ni和Zn的吸附会增加。

　　图3：初始pH对Cr，Ni和Zn的吸附去除的影响使用。

　　通过检测时间，吸附剂用量和初始pH对每种吸附剂的吸附动力学的影响，研究了使用活性炭和铜试剂改进的活性炭去除Cr，Ni和Zn金属。通过SEM，EDS和物理化学测量确认活性炭的改性。增加时间可增强重金属的吸附。两种吸附反应均遵循假二级反应。随着吸附剂用量的增加，去除效率提高。使用活性炭去除重金属遵循Cr>Ni>Zn的降序，对于改性活性炭，去除结果按Cr>Zn>Ni的顺序排列�；钚蕴肯允驹谒嵝院椭行詐H下有效去除Cr，Ni和Zn，改性活性炭在碱性pH条件下特别有效。我们的结果表明，改性活性炭可用于去除这些碱性金属电镀废水，特别是含Cr废水。

文章标签：椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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