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

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活性炭改性表面以增強(qiáng)鎳吸附性能
文章作者:韓研網(wǎng)絡(luò)部 更新時(shí)間:2019-5-30 15:38:57

  鎳通常用于精煉,電鍍和焊接工業(yè),并且在這種用鎳工業(yè)中溶液引起泄漏或者處理不當(dāng)造成環(huán)境污染。由于經(jīng)常接觸鎳和鎳化合物,會(huì)對(duì)生物造成各種問題,因?yàn)殒嚲咧峦蛔冃浴km然鎳有很多危害,但其化合物的生產(chǎn)至關(guān)重要,所以需要研究減少鎳從廢物流中輸入環(huán)境的方法。這次研究我們采用簡(jiǎn)單碳化法從椰殼中制備的活性炭被不同的氧化劑氧化,即過氧化氫,過硫酸銨和硝酸等。通過Boehm和電位滴定和IR光譜表征未氧化和氧化后活性炭的表面。測(cè)試制備的活性炭通過間歇模式吸附實(shí)驗(yàn)從水溶液中除去鎳離子的能力。氧化增加了活性炭上的表面酸性基團(tuán),從而使活性炭對(duì)鎳的親和力增加。

  雖然有很多種物理化學(xué)處理并成功地用于從污染的廢水中去除鎳等重金屬。但是活性炭吸附一直是從水中去除重金屬離子的有前途的技術(shù)。盡管活性炭的去除效率主要取決于活性炭的孔結(jié)構(gòu)和總表面積,但表面的化學(xué)性質(zhì)(表面官能團(tuán)的性質(zhì)和密度)在去除離子或極性物質(zhì)中是至關(guān)重要的。

  活性炭吸附劑的制成

  選擇椰殼為活性炭的原料,通過在馬弗爐中在400℃的溫度下將椰殼碳化1小時(shí)來制備碳化料。將其研磨,篩分得到尺寸為150-250μm的顆粒。用雙蒸水洗滌,最后在120℃的空氣烘箱中干燥過夜,以備進(jìn)一步使用。經(jīng)過濃硝酸,過氧化氫和過硫酸銨氧化制成活性炭。在反應(yīng)時(shí)間之后,分離活性炭并洗滌幾天來除去過量的試劑。

  活性炭表面的化學(xué)特征

  通過Boehm滴定法評(píng)估制備的活性炭用于測(cè)定酸性和堿性官能團(tuán)。酸性位點(diǎn)通過用NaOH滴定和堿性位點(diǎn)用HCl測(cè)定。進(jìn)行電位滴定以發(fā)現(xiàn)表面酸度常數(shù)和零點(diǎn)電荷pH值pHZPC。活性炭的陽離子交換容量由它們從水溶液中交換復(fù)合物的能力決定。

  批量吸附實(shí)驗(yàn)

  對(duì)于平衡吸附研究,將50mL含有鎳的合成廢水與所需量的活性炭混合,將漿液在機(jī)械振蕩器中振蕩2小時(shí),并使用濾紙過濾。然后分析過濾的樣品的未吸附的鎳濃度。用HCl或稀HNO3稀釋進(jìn)行pH調(diào)節(jié)。使用具有組合玻璃和甘汞電極的pH計(jì)。吸附容量每克吸附劑加載的金屬離子來計(jì)算。

  化學(xué)表征結(jié)果

  選擇用于改性活性炭表面的試劑都是氧化劑,目的是增加表面官能團(tuán)的密度。從改性活性炭的化學(xué)表征結(jié)果可以看出,該任務(wù)成功實(shí)現(xiàn)。從圖1中可以看出,從活性炭和幾種氧化的活性炭動(dòng)的酸度以相同的順序增加。酸度增加是由于存在羧基,酚類等酸性基團(tuán)。

  圖1:氧化對(duì)活性炭表面電荷的影響。

  活性炭對(duì)鎳的吸附

  用活性炭和改性活性炭進(jìn)行平衡吸附實(shí)驗(yàn),以評(píng)估它們使用合成的鎳廢水從水性介質(zhì)中除去二價(jià)鎳的能力。通過用0.1g活性炭與50mL濃度范圍為10mg/L至250mg/L的Ni(II)溶液平衡進(jìn)行實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示在圖2中。活性炭的每克吸附容量值按以下順序增加:活性炭>過氧化氫>硫酸銨>濃硝酸。氧化活性炭的容量增加是由于存在大量酸性基團(tuán),其可以與水溶液中存在的陽離子鎳交換它們的質(zhì)子。

  圖2:鎳在活性炭上的吸附等溫線。

  通過pH變化研究進(jìn)一步證實(shí)了表面基團(tuán)在除去鎳中的作用。吸附受pH的強(qiáng)烈影響,如圖3所示。對(duì)于高于該pH的Ni(II)沉淀物,僅在pH值為7時(shí)進(jìn)行研究。在高pH下較高的吸附能力是由于氧化活性炭的表面官能團(tuán)離子化,導(dǎo)致對(duì)帶正電的Ni 2+離子具有更大的保持力。

  圖3:pH對(duì)活性炭吸附鎳的影響。

  通過使用過氧化氫,過硫酸銨和硝酸改性活性炭顯著提高了鎳的保留性。通過硝酸改性,活性炭的最大吸附容量增加到30%。鎳在氧化的活性炭上的吸附程度的增加是由于在氧化過程中產(chǎn)生的表面酸性基團(tuán)。

文章標(biāo)簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質(zhì)活性炭,木質(zhì)活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.

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