改性活性炭高效去除廢水中Cr(Ⅵ)的研究.pdf

1、電鍍、冶金、制革和紡織印染等行業(yè)排出的大量含鉻廢水對生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，并直接或間接地對人體健康造成危害。在重金屬離子廢水的處理方法中，吸附法由于適應(yīng)范圍廣、處理效果好、吸附劑可再生等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。其中活性炭是應(yīng)用最廣泛的吸附劑之一，但常規(guī)方法所得活性炭對廢水中的Cr(Ⅵ)處理效果并不理想。
　　針對以上現(xiàn)象，本文以玉米秸稈為原料，通過鐵鹽輔助活化及炭表面季銨基團(tuán)接枝兩種工藝制備改性活性炭，并將其用于吸附處理含鉻廢水。通過

2、靜態(tài)吸附實驗考察改性活性炭對模擬廢水中Cr(Ⅵ)的吸附性能，并結(jié)合多種表征手段對其去除機(jī)理進(jìn)行探討。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)鐵鹽輔助磷酸活化制備改性活性炭。通過添加不同濃度梯度的Fe(NO3)3輔助磷酸活化制備改性活性炭AC1-5。表征實驗結(jié)果表明，鐵鹽的添加可以提高活性炭的得率及比表面積，并阻礙活性炭表面酸性官能團(tuán)的生成。吸附實驗結(jié)果表明，強酸條件下（pH=2.0時），五種活性炭對Cr(Ⅵ)吸附性能最強，隨著pH的升

3、高逐漸降低，吸附平衡時間為720 min;相較于其他模型，五種活性炭的吸附行為更符合偽二級動力學(xué)模型及Freundlich模型;Langmuir模擬結(jié)果顯示，五種活性炭對Cr(Ⅵ)的最大吸附量依次為:AC3(30.412 mg/g)＞AC2(27.473 mg/g)＞AC4(26.596 mg/g)＞AC1(14.096 mg/g)＞AC5(13.573 mg/g)。
　　(2)季銨基團(tuán)接枝改性活性炭。采用3-氯-2-羥丙基三甲基

4、氯化銨銨化反應(yīng)(制得AC-T)及三乙胺接枝合成反應(yīng)（制得AC-E）兩種方法制備銨化改性活性炭。兩種合成樣品表征結(jié)果表明，兩種改性方法均成功將季銨基團(tuán)接枝到了活性炭表面，AC-E的得率(411.06％)要遠(yuǎn)大于AC-T(98.11％)。吸附實驗結(jié)果表明， AC-T對Cr(Ⅵ)的吸附需要12 h達(dá)到平衡，AC-E則在30 min內(nèi)即可完成;在實際應(yīng)用方面，AC-E能夠適應(yīng)很寬范圍的pH變化，在pH=2～10的范圍內(nèi)均可達(dá)到最大吸附量，更適于

5、應(yīng)對不同酸堿度的工業(yè)廢水及天然水體;Langmuir方程數(shù)值模擬表明AC-E的吸附容量(112.36 mg/g)為AC-T（26.25 mg/g）的4倍，三乙胺接枝反應(yīng)活性炭具有更好的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合表征及吸附實驗結(jié)果綜合分析可知，AC-T具有孔隙填充及靜電吸引兩種吸附過程，其表面上的銨基被石墨層所覆蓋無法充分暴露在炭表面;而AC-E的吸附則主要依靠靜電吸引，同時由于接枝結(jié)構(gòu)的原因其上的季銨基基團(tuán)可以充分暴露在炭表面，這使得AC-E具有更

6、優(yōu)異的吸附效果。
　　(3)改性活性炭脫附再生實驗。實驗所選4種脫附劑對活性炭AC-T、AC-E均起到了再生效果，其再生效率順序依次為:HCl＞NaCl＞NaOH＞H2O;在所有再生實驗中，使用HCl對AC-E進(jìn)行5次吸-脫附循環(huán)后，再生效率仍能達(dá)到86.93％，這顯示出AC-E較好的再生潛力。
　　本研究使用玉米秸稈通過活化和接枝兩種方法制備出了優(yōu)質(zhì)的改性活性炭，提高了活性炭對廢水中Cr(Ⅵ)的選擇吸附性，擴(kuò)寬了活性炭的應(yīng)