改性活性炭吸附染料及稻殼基活性炭吸附重金屬研究.pdf

1、伴隨著經(jīng)濟快速發(fā)展、人口劇烈增長與城市快速擴張,中國已經(jīng)進入環(huán)境污染事故高發(fā)期,水污染突發(fā)事件、生產(chǎn)事故、水污染長期積累等引發(fā)的污染事件對區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定構(gòu)成嚴重的威脅,水資源與水環(huán)境質(zhì)量已經(jīng)成為制約與脅迫我國經(jīng)濟社會發(fā)展的重大瓶頸。國內(nèi)外實踐證明,污水再生利用能夠提高經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益,大力推進污水資源化利用,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟,是推進我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略措施。重金屬廢水和含染料廢水是我國工業(yè)系統(tǒng)中重要污染源

2、,“十一五”、“十二五”期間,首當其沖被納入國家水專項重點監(jiān)察和污染削減工作對象,開展節(jié)能減排,自覺減少水資源的消耗,研發(fā)節(jié)約用水和治理水污染技術(shù),實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部水循環(huán)利用,解決好環(huán)境污染問題,是這些企業(yè)順利運營的首要前提?；钚蕴课郊夹g(shù)設(shè)備簡單,占地面積小,不產(chǎn)生二次污染,在重金屬廢水治理和染料廢水深度處理領(lǐng)域應(yīng)用廣泛.
　　 本文以活性炭為吸附劑,研究了三種類型的表面活性劑——陽離子表面活性劑十六烷基溴化銨(CTAB)、陰離子

3、表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)、非離子表面活性劑聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)對商品活性炭的表面改性,探討了表面改性對活性炭吸附溶液中不同類型染料的影響,篩選出表面活性劑種類與染料種類的最佳組合,采用靜態(tài)和動態(tài)實驗,用改性前后活性炭吸附水中的染料,獲得了吸附動力學(xué)及等溫方程,并通比表面積測定儀、Zeta電位分析儀對改性后活性炭的物化特性進行研究。為擴大活性炭生產(chǎn)來源,提高活性炭市場供應(yīng)量,還研究了以稻殼為原料、以氫氧

4、化鈉和磷酸為活化劑制備的稻殼基活性炭的特性,及其對Cr、Cd、Cu、Zn的吸附性能。本文主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)經(jīng)CTAB、SDS、Triton X-100改性后,活性炭對活性艷紅X-3B、酸性橙、直接耐曬翠蘭GL的脫色率基本呈下降趨勢,SDS對陽離子橙染料脫色率顯著提高,SDS改性活性炭的最佳因素組合是:SDS濃度為1.0CMC,改性時間6h、改性溫度28℃,改性前后活性炭的pHpzc從4.0降到3.0。
　　

5、 (2)改性后活性炭吸附陽離子橙染料受pH的影響較小,改性活性炭對陽離子橙染料的吸附動力學(xué)符合二級反應(yīng)模型,吸附等溫線符合Langmuir吸附等溫方程,陽離子橙染料在活性炭表面的吸附是單分子層的物理化學(xué)吸附,對50 mg·L-1的陽離子橙染料的最大吸附量由49.5 mg·g-1提高至73.2 mg·g-1,飽和吸附量提高了47.8％。
　　 (3)以稻殼為原料制備活性炭,氫氧化鈉顆粒與稻殼灰直接混合后立即活化制備的活性炭記為NR

6、H,氫氧化鈉溶液與稻殼灰浸漬24小時后活化制備的活性炭記為WNRH。NRH與WNRH均可達一級活性炭標準,等電點低至2.1;磷酸做活化劑時,稻殼經(jīng)氫氧化鈉溶液預(yù)浸漬后過35目篩制備的活性炭記為WP35,過10目篩的稻殼粉制備的活性炭,記為WP10;不經(jīng)氫氧化鈉預(yù)浸漬的稻殼,粉碎后過35目篩稻殼粉制備的活性炭記為P35。P35、WP35和WP10均達不到水處理二級活性炭標準,氫氧化鈉預(yù)浸漬稻殼有利于活性炭品質(zhì)的提高,且稻殼粉碎粒徑對磷酸浸

7、漬活化法影響顯著,WP35和WP10等電點分別為8.1和5.5.
　　 (4)以氫氧化鈉做活化劑制備的稻殼基活性炭對陰離子型重金屬Cr(Ⅵ)的吸附受pH影響顯著,最佳吸附pH為2.0,對Cr(Ⅵ)的最大吸附量可達86.1mg·g-1,活性炭吸附Cr(Ⅵ)的吸附等溫線較符合Langmuir吸附等溫方程;對陽離子型重金屬Cd、Cu具有較好的吸附性,對Zn的吸附能力相對較差,對Cd的吸附量為40.8 mg·g-1,對Cu的吸附量為47