活性炭纖維改性及對As(V)的吸附研究.pdf

1、砷是一種對人體及其它生物體有很強(qiáng)毒害作用的致癌物質(zhì),是五大有害重金屬之一,而當(dāng)前全世界有超過一億人存在著飲用砷污染地下水的問題。常規(guī)的處理方法沉淀法除砷技術(shù)較為完善,但它處理后會產(chǎn)生大量廢渣,造成二次污染;膜處理法對設(shè)備和操作技術(shù)要求高;生物法中微生物對周邊環(huán)境的要求很嚴(yán)格;離子交換法不適宜處理多離子污染的廢水;萃取法由于其自身特點(diǎn),目前還沒有用于工業(yè)生產(chǎn)廢水和生活飲用水除砷的報(bào)道。相比于其他方法,吸附法成熟且簡單易行,特別適用于量大而

2、濃度較低的水處理體系。用吸附法來處理含砷廢水,可將廢水中的砷濃度降到最低水平而不增加鹽濃度。活性炭纖維是一種良好的吸附劑,具有性能穩(wěn)定,吸附速度快、吸附容量大、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn),在水處理領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。
　　實(shí)驗(yàn)對鐵、錳改性的活性炭纖維(Fe-ACF、Mn-ACF)采用比表面積及孔容分析、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)、X射線光電子能譜(XPS)、Boehm滴定等分析手段對產(chǎn)物進(jìn)行了表征,結(jié)果表明:Fe-ACF和Mn

3、-ACF比表面積減小、平均孔徑增大、孔容減小;酸性官能團(tuán)都有增加;Fe-ACF表面有明顯的絮狀物包裹,Mn-ACF表面有針狀顆粒物;Fe-ACF表面的氧化物為Fe2O3和Fe3O4,Mn-ACF表面的氧化物為MnO2。
　　靜態(tài)實(shí)驗(yàn)研究了pH、初始濃度、吸附劑用量、吸附平衡時(shí)間、共存離子對吸附效果的影響。結(jié)果表明:當(dāng)pH=7,初始濃度為3.5mg·L-1,鐵改性活性炭纖維投加量為2.0g·L-1,吸附平衡時(shí)間為3h時(shí),Fe-ACF

4、吸附As(V)后出水濃度可以達(dá)到國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(<0.05mg·L-1);當(dāng)pH=7,初始濃度為10.0mg·L-1,錳改性活性炭纖維投加量為1.5g·L-1,吸附平衡時(shí)間為135min時(shí),Mn-ACF吸附As(V)后出水濃度可以0.05mg·L-1。氟離子的存在不會影響Fe-ACF和Mn-ACF對砷的去除。
　　熱力學(xué)和動力學(xué)研究表明,在研究的濃度和溫度范圍內(nèi),Fe-ACF和Mn-ACF對As(V)的吸附都與二級動力學(xué)模

5、型及Langmuir等溫吸附模型相吻合,屬于自發(fā)的、吸熱的化學(xué)吸附,最大吸附量分別為18.34mg·g-1和36.53mg·g-1。Fe-ACF的吸附機(jī)理為Fe(OH)3(s)吸附共沉淀除砷As(V);Mn-ACF吸附機(jī)理為Mn2+與As(V)結(jié)合及MnO2(s)表面位點(diǎn)對砷的吸附。
　　動態(tài)實(shí)驗(yàn)和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究表明,2h以內(nèi),Fe-ACF吸附初始濃度為3.5mg·L-1、Mn-ACF吸附初始濃度為10.0mg·L-1的As(V)