改性活性炭对水中铬离子(Ⅵ)的吸附性能

Posted 2023-01-13 活性炭

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摘要：为了研究改性前后活性炭对水中铬离子（Ⅵ）的吸附效果，以磷酸活性炭（PAC）为原料，用10%硝酸改性得到硝酸改性活性炭（N-PAC）及直接蒸发法载铁改性得到载铁活性炭（Fe-PAC）。通过静态吸附研究表明，改性后活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附率有较大提高。

在常温、自然pH条件下，0.2 g活性炭处理50 mL浓度为100 mg/L的含Cr（Ⅵ）溶液，N-PAC和Fe-PAC对Cr（Ⅵ）的吸附率分别为79.21%和90.59%，都高于原PAC对Cr（Ⅵ）的吸附率49.58%。pH从2.2升高到11.92，Fe-PAC对Cr（Ⅵ）的吸附率从99.86%降低到14.77%，N-PAC则从99.86%降低到3.23%，PAC从97.05%降低到2.53%。温度从25℃升高到70℃，3种活性炭对Cr（Ⅵ）吸附率都有较大提高，都增加到98%以上。且吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型。

铬（chromium，Cr）是一种过渡性金属元素，在自然界中最常见的化合物是三价和六价，只有三价铬才是人和动物所必需的，它在生物体内以最稳定的形式存在。在环境中稳定存在的两种价态Cr（III）和Cr（VI）有着几乎相反的性质，适量的Cr（III）可以降低人体血浆中的血糖浓度，提高人体胰岛素活性，促进糖和脂肪代谢，提高人体的应激反应能力等；而 Cr（VI）则是一种强氧化剂，具有强致癌变、致畸变、致突变作用，对生物伤害较大。

含铬废水主要来源于电镀行业。世界各国普遍把铬污染列为重点防治对象，含铬废水的去除是当今环境保护及综合利用的重要课题。目前，国内外对于含铬废水的处理方法主要分为物理法、化学法、离子交换法、电化学法以及生物法。

近年来开发出许多价格低廉、资源丰富的吸附材料。活性炭因其价格便宜易于获得，且吸附效果较为出色，是处理含铬废水最为常用的吸附剂，不论是粉末或者颗粒活性炭在含铬废水的处理中都表现出较为出色的效果。

本研究以硝酸改性及载铁改性活性炭为研究对象，研究其对水中Cr（VI）的吸附为，重点考察溶液PH、温度、吸附剂投加量及初始浓度对活性炭吸附Cr（VI）性能的影响。

1实验部分

1.1实验材料及仪器

本实验选用的活性炭为磷酸法活性炭，由吉安龙净炭素科技有限公司提供。Cr（VI）溶液由分析纯重铬酸钾配制。吸光度使用722N上海精科可见分光光度计测定。。

1.2活性炭预处理及改性

将原料活性炭过200目筛。用蒸馏水充分清洗至PH稳定，置于110°C电热鼓风干燥箱中干燥24h，干燥保存，标记为PAC。

硝酸改性：称取5g预处理的活性炭加入150mL质量分数为10%的硝酸溶液中，在40°C水浴条件下搅拌回流4h。样品用去离子水反复洗涤至PH稳定。在110°C恒温干燥24h后放入320°C马弗炉中灼烧2h得到硝酸改性活性炭，标记为N-PAC。

载铁改性：称取5g预处理的活性炭加入100mL浓度为0.2mol/L的硫酸亚铁溶液中，充分搅拌使之均匀，加热至水蒸干。置于140°C电热鼓风干燥箱中加热48h，用去离子水反复洗涤至无明显颜色，在110°C恒温干燥24h，标记为Fe-PAC。

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