載鈉活性炭的制備及其對(duì)NH4+-N的吸附效能研究.pdf

1、氨氮是水環(huán)境中氮存在的主要形態(tài)之一，是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化和其他環(huán)境污染問(wèn)題的一種重要污染物?；钚蕴孔鳛橐环N優(yōu)良的吸附劑，在去除水體中各類污染物時(shí)有廣泛應(yīng)用。本研究通過(guò)復(fù)合改性方法制備載鈉活性炭并應(yīng)用于水體中NH4+-N的吸附。首先采用氧化/酸化預(yù)處理原始活性炭，再用浸漬法負(fù)載鈉離子，所得改性樣品分別標(biāo)記為AC/N-Na和AC/HCl-Na。制備實(shí)驗(yàn)表明:兩種載鈉活性炭對(duì)氨氮的吸附效能相比原料(AC)均有明顯提高，其中氧化-載鈉復(fù)合處理的載

2、鈉活性炭樣品(AC/N-Na)的吸附效能最高，qe值為1.18 mg/g。實(shí)驗(yàn)室制備的適宜條件為:HN03濃度5 mol/L， HC1濃度5 mol/L， NaCl溶液濃度0.5mol/L，溫度25℃。
　　本研究采用掃描電鏡(SEM)、比表面積及孔容分析、X射線衍射(XRD)、紅外光譜（FTIR）等現(xiàn)代分析手段對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了分析表征。結(jié)果表明，載鈉活性炭表面性質(zhì)相比原料更加光滑、均質(zhì)。AC/N-Na的層片結(jié)構(gòu)明顯，碳架表面發(fā)生部分

3、塌陷;AC/HCl-Na表面碳架較為完整，并有細(xì)小顆粒物均勻分布于表面。載鈉改性后活性炭的比表面積和孔容降低，且活性炭樣品主要為中孔結(jié)構(gòu)。AC/N-Na和AC/HCl-Na表面均檢測(cè)出乙酸鈉化合物，證實(shí)了Na離子成功負(fù)載于活性炭表面。改性活性炭表面的含氧官能團(tuán)增加，活性炭表面極性的增強(qiáng)有助于表面活性位點(diǎn)與金屬離子Na+的相互作用。
　　在去除NH4+-N的研究中，隨著水溶液中的初始NH4+-N濃度增大，活性炭對(duì)NH4+-N的去除效

4、率逐漸降低。載鈉活性炭在各個(gè)初始濃度梯度下的去除率都明顯高于原料活性炭，且AC/N-Na的去除率高于AC/HCl-Na。兩種改性活性炭的吸附效能(qe)隨pH變化呈先增高，再降低的趨勢(shì)，最高去除效率出現(xiàn)在pH值6.43處。，因而中性pH環(huán)境有利于載鈉活性炭對(duì)NH4+-N的去除。去除率隨反應(yīng)時(shí)間變化顯著，三種樣品均表現(xiàn)出隨反應(yīng)時(shí)間增加，吸附率不斷升高，直至達(dá)到最高吸附率后吸附飽和出現(xiàn)平臺(tái)的整體趨勢(shì)。
　　吸附熱力學(xué)研究表明:四種等溫

5、吸附方程均可在一定精度上擬合三種材料吸附NH4+-N過(guò)程的熱力學(xué)過(guò)程，并可用于預(yù)測(cè)和估算吸附參數(shù)。整體而言，Langmuir吸附模型擬合精度最高，說(shuō)明NH4+離子在表面的吸附過(guò)程主要是均勻的單分子層吸附，且活性炭表面吸附位能量分布較為均質(zhì)。吸附動(dòng)力學(xué)研究表明準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型均可用于模擬NH4+-N在活性炭樣品上的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程。根據(jù)R2值可知，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型可更好地模擬吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程，而顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型說(shuō)明吸附過(guò)程主要分