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用活性炭从制革废水中回收铬
文章作者：韩研网络部 更新时间：2019-4-22 14:46:25

　　通过在活性炭上吸附和用硫酸洗脱，从制革废水中回收铬。在实验室规模上对工业来源的废水进行测试。污水处理的成本都很高，并且不能从该过程生产可销售的产品。当有种可以去除有害物质并使其回收的技术，就可以降低污染物对环境的影响并且能变废为宝。当皮革工业中32-34%碱式硫酸铬是所用试剂之一时，这种情况就有可能成立。

　　吸附是一种可以从制革废水中除去铬的过程。即使这样的去污染只被在实验室规模到目前为止进行的，用活性炭就能获得可接受的结果。用于此目的的最有效固体的特征在于它们产生强烈的静电相互作用。在活性炭中，通过两种机制描述移除，最广为人知的包括在酸性位点(羧基，内酯和内酯基团)上的离子交换。另一种是带负电荷的表面(在芳族结构的离域π电子)和阳离子之间的反应的产物，形成π-d配合物。这种吸附剂用于除去溶解在水性介质中�；钚蕴可系母�(VI)的吸附和在较低程度上它的解吸已被最近研究。显然，其中建立的行为不适用于包含具有符号相反电荷的离子的另一物种。因此，决定使用上述工业废物来评估铬在活性炭上的吸收及其通过用硫酸洗脱来回收。

　　活性炭去除铬

　　皮革在鞣制过程中，蛋白质材料和脂肪分离。制造皮革的最初原料是动物皮，从组织学的角度来看，它的主要成分是胶原蛋白。这种物质由三条三螺旋形状的不同氨基酸的聚合链组成。与水接触时，它会变性，失去原有的生物特征，并被分成较小的碎片。关于脂肪，一旦干燥，即使通过剧烈的化学处理也很难除去。

　　探索性试验表明，在上述有机成分存在下，分离产率降低了近3%。这种行为归因于这样的事实，即它们的尺寸阻止了铬进入吸附剂的活性位点。为了提高该技术的效率并避免那些对活性炭的再利用有害的材料，决定以这种化合物的最高消除速率为目标。

　　由于铬在不超过40-50℃的温度下与胶原结合，去污在低于这种热值进行。然后，在20、30和40℃下测定活性炭上的等温线，液体流出物大部分不含蛋白质物质和脂肪(图1)。通过先前的实验，确定悬浮液对于100至180rpm的搅拌速度保持均匀，而所有溶液在60分钟内达到平衡。在我们的系统中，三条曲线显示了它们所代表的函数类型的罕见演化。对应于非常低的平衡浓度的区域显示出铬吸收的突然增加。在更浓缩的平衡溶液中，这种百分比逐渐降低。

　　图1：铬在制革废水中活性炭上的吸附等温线。

　　测定在40℃下测试之前通过稀释清洗的流出物制备的9种溶液和之后的连续等分试样中的pH，以收集关于发生去除的机制的新证据(图2)。在没有校正的情况下报告测量值以补偿在每种情况下存在的溶质的非常不同的浓度(离子强度)。与初始值相比，ES i的较高pH值表明，除了铬之外，还存在显着的H +保留。这一事实将仅由其吸附的活性炭(π电子)的带负电荷的表面上进行说明。

　　图2：初始溶液和平衡溶液的pH用于在40℃下进行的测试。

　　随着介质中H +含量的降低，羟基在铬配位球中的插入增加。OH -作为复合离子的配体参与，因此其电荷趋于被中和。从实际的角度来看，该组是两个铬(III)阳离子之间的桥梁。该聚合反应的继续降低了所得物质的溶解度。

　　活性炭中的铬用硫酸洗脱

　　选择试剂以评估该方法重复使用鞣剂的功效。测试各种固体(g)/洗脱液(L)比率，并确定111/1是最方便的。较高的值使搅拌变得困难，而较低的值会稀释解吸的物质。任意选择接触时间以使其与吸附时间(60分钟)匹配，并且在这样的操作条件下，必须将温度升高至70℃。尽管这一决定与40°C净化的提议不一致，但最终采用了这一决定，因为现阶段的数量远低于前一个数量。

　　在剧烈摇动下，将装有~40mg Cr 3+ /g的活性炭缓慢倒入酸溶液中。测试了不同的H 2 SO 4浓度：0.8/0.9/1.0硫酸盐含量随洗脱液的正常性变化很大，而其他离子保持不变。对于≥1.0N，铬回收率高于98.0%，低于这种酸度，它开始下降。0.9N的收率为96.5%，由此得到的溶液具有下列化学组成：13.23g/L铬,硫酸42.98克/升,0.16克/升钠,和0.24克/升氯化物。

　　Cr/SO 4与两种离子在Cr 2(SO 4)3中的相似。浓度为0.8N或更低对进行解吸无效。与起始流出物相比，可以观察到NaCl的存在显着降低，而硫酸盐的存在几乎增加了四倍。因此，所述方法适用于从废水中回收相对纯的铬(III)盐。当我们的结果与其他金属的结果进行比较时，我们发现它们是最高的之一。

　　最后，分析了所得的活性炭容量。为此目的，使用与原始材料的物理和化学表征相同的方法评估其表面官能团：0.50meq/g酸性位点(初始=0.51meq/g)和0.05meq/g碱性位点(初始值=2.51meq/g)。前述内容表明固体接触点仅部分释放。随着吸附剂再生，在40℃下进行新的测试。在这些条件下，保留率小于图1中显示的保留率的1/3 。

　　实验结果：

　　1、实施一种程序以除去和回收溶解在制革废水中的铬。提出的途径包括在活性炭上吸附和用硫酸洗脱。

　　2、已经确定，活性炭在20、30和40℃下的铬吸附等温线具有取决于平衡浓度的不规则形状。三条曲线显示出类似的趋势，阳离子摄取量的初始增加非常快。达到最大值后，随着平衡溶液中鞣剂含量的增加，它们明显降低。

　　3、硫酸盐保留率远低于铬，在40℃时最大值为10.7mg/g。钠和氯化物吸附量很小。总之，所使用的方法仅对去除鞣剂非常有效。

　　4、发现结合在活性炭上的铬物质在70℃下用硫酸再溶解。鞣剂的回收率取决于洗脱剂浓度。将其酸度调节至0.9N有利于形成具有最小SO 4和NaCl含量的Cr 2(SO 4)3。

　　5、在铬(III)解吸后，活性炭不能重复使用，因为其基本位点保持无活性。

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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