微波輔助合成鐵和錳改性活性碳纖維吸附除As(V)研究.pdf

1、砷是環(huán)境中非常有害的無機污染物，對人體及生物體有極強的毒害作用，會造成人體急慢性砷中毒，嚴重者致癌并威脅生命健康，當前全世界有超過一億人存在飲用砷污染地下水的問題。
　　本實驗采用微波快速加熱法成功制備出納米鐵改性活性碳纖維和納米錳改性活性碳纖維，兩種改性吸附劑對As(V)均具有高效吸附性能。實驗探索兩種改性吸附劑的最佳制備方法，其中硝酸預(yù)處理最佳條件：①硝酸濃度為30％~40%；②氧化溫度為25℃；③氧化時間為2 h。鐵改性活性

2、碳纖維的最佳制備條件為：④固液比為0.50 g ACF：100 mL FeSO4；⑤硫酸亞鐵的質(zhì)量分數(shù)為25%；⑥微波輻射時間為3 min。錳改性活性碳纖維的最佳制備條件為：⑦固液比為0.50 g ACF：100 mL MnSO4；⑧硫酸錳的質(zhì)量分數(shù)為20%；⑨微波輻射時間為3 min。
　　實驗對鐵、錳改性的活性碳纖維（Fe/ACFO、Mn/ACFO）采用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡（TEM）、X射線光電子能譜(XPS)、Boe

3、hm滴定及BET比表面積及孔容分析等分析手段對產(chǎn)物進行了表征，結(jié)果表明：Fe/ACFO表面有明顯納米棒狀顆粒物，其鐵負載量為14.0%，Mn/ACFO表面有明顯納米片狀顆粒，其錳負載量為25.5%；Fe/ACFO表面氧化物為Fe2O3，Mn/ACFO表面氧化物為Mn2O3；Fe/ACFO和 Mn/ACFO表面酸性官能團均有不同程度的增加；Fe/ACFO和Mn/ACFO比表面積和孔容均減小，平均孔徑幾乎不改變。
　　條件實驗研究了

4、pH、初始濃度、投加量、吸附時間及共存鹽離子對砷吸附效果的影響，結(jié)果表明：當pH為7.0；初始砷濃度為3.0 mg L-1；Fe/ACFO投加量為1.0 g L-1；吸附時間為2 h時，鐵改性活性碳纖維吸附As(V)效果最佳，且出水砷濃度低于世界衛(wèi)生組織(WHO)飲用水標準(<0.01 mg L-1)；當pH為7.0；初始砷濃度為6.0 mg L-1；Mn/ACFO投加量為0.8 g L-1；吸附時間為100 min時，錳改性活性碳纖維

5、吸附As(V)效果最佳，且出水砷濃度低于世界衛(wèi)生組織(WHO)飲用水水質(zhì)標準(<0.01 mg L-1)；三種共存鹽離子的存在幾乎不影響Fe/ACFO和Mn/ACFO對As(V)的吸附。
　　熱、動力學研究表明，在研究的溫度和濃度范圍內(nèi)，準二級動力學模型和朗格繆爾等溫吸附模型能夠更好的描述鐵、錳改性活性碳纖維吸附As(V)過程，屬于自發(fā)、吸熱的化學反應(yīng)，F(xiàn)e/ACFO和Mn/ACFO最大吸附量分別為20.33 mg g-1和46.