表面化学改性活性炭处理废水

Posted 2023-01-13 活性炭

篇首语：真正有知识的人谦虚、谨慎；只有无知的人才冒昧、武断。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了表面化学改性活性炭处理废水相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

0、前言

随着我国经济和社会发展.人们的生活水平得到了很大提高.而我们周围的水源水质却受到了不同程度的污染.这对居民生产和生活构成了很大的威胁。研究表明.受污染水中的某些有机物以及重金属离子都对人体不利.而对人体有”三致作用”的氯消毒副产物fDBPs1也是水处理中要去除的物质。

常规水处理中使用的活性炭虽然能去除一定的有机物、臭、味和重金属离子.但效果并不十分理想。因此，人们通过对活性炭表面化学改性来提高其去除能力。表面化学改性活性炭是改性活性炭的一种，通过改变活性炭表面性质来改善其吸附去除能力。研究表明，表面化学改性活性炭能较好地去除水中各种有害物质.在我国水处理中将发挥越来越大的作用。

1、表面化学改性活性炭

活性炭具有很强的吸附性能主要原因之一是其表面化学特性。活性炭的表面化学性质决定了其化学吸附特性嘲活性炭材料的吸附表面化学性质改性就是通过一定的方法改善活性炭材料吸附表面的官能团及其周边氛围的构造.使其成为特定吸附过程中的活性点.从而可以控制其亲水，疏水性能以及与金属或金属氧化物的结合能力。活性炭材料表面化学组成的不同会对活性炭材料的酸碱性、润湿性、吸附选择性、催化特性等产生影响。活性炭材料吸附表面化学性质的改性可以通过表面氧化改性、表面还原改性以及负载金属改性等进行。

1.1、表面氧化改性

表面氧化改性是指利用合适的氧化剂在适当的温度下对活性炭材料表面的官能团进行氧化处理，从而提高材料表面含氧官能团的含量.增强材料表面的亲水性。常用的氧化剂主要有HN03、HClO3和H202等四。通过氧化改性的活性炭材料表面几何形状变得更加均一。不同的氧化剂处理后。含氧官能团的数量和种类不同，氧化程度越高。含氧官能团越多。氧化处理可以改变活性炭的孔隙结构，比表面积、容积降低，孔隙变宽。而氧化处理在活性炭表面增加的羧基等酸性基团也可通过高温处理去除且不影响由氧化引起的微孑L变化。

1.2、表面还原改性

表面还原改性主要是通过还原剂在适当的温度下对活性炭表面的官能团进行改性，从而提高含氧碱性基团的含量，增强表面的非极性。常用的还原剂有H2、N2和NaOH等。在水处理中，由于经过还原改性的活性炭表面碱性含氧基团大量增加．在一定程度上有助于对某些污染物质特别是有机物的吸附圈。

1.3、负栽金属改性

负载金属改性是通过活性炭的还原性和吸附性，使金属离子在活性炭的表面上优先吸附，再利用活性炭的还原性．将金属离子还原成单质或低价态的离子．通过金属离子或金属对被吸附物较强的结合力．从而增加活性炭对被吸附物的吸附性能。

目前常用负载的金属离子包括铜离子、铁离子等活性炭表面存在金属还可以降低再生温度和提高再生效率．而且活性炭材料作为催化剂载体由于可以燃烧完全，使金属的回收成本很低，同时也不会造成二次污染。

2、表面化学改性活性炭在水处理中的应用

2.1、表面化学改性活性炭去除水中有机物

Haghseresht等人在表面化学改性活性炭去除水中有机物实验中发现，经H：和N：改性后的活性炭对水溶液中p一甲酚、硝基苯和p一硝基苯酚等有机物的吸附．较未处理过的活性炭吸附量大。范延臻等认为以去除水中有机污染物为目的的活性炭表面改性的方向应为：减少表面内酯基及羧基等含氧官能团的含量。增加活性炭表面的疏水性。刘春英、袁存光等用载铜活性炭催化氧化深度降解石油污水中的COD。效果明显。该法是用载体活性炭作吸附催化剂．利用污水中的溶解氧催化氧化可深度降解石油污水中的COD。即在CufNO3)浸渍液浓度为7．5％，热固温度为260℃．时间为l2h条件下制备的水处理填充剂．对pH7—8、温度25cI=一35cI=的石油污水的COD值浓度降至100m以下。

张建策采用岳阳市自来水公司一厂的水样进行实验发现．氯化消毒后的高色度水中其三氯甲烷(THMs)含量高达107g，dm3。将活性炭表面化学改性并对常规水处理后的高色度水进行吸附处理。结果表明：改性后的活性炭对，I’HMs吸附大大提高，当水溶液的pH：pHPZC(零电荷点)时，活性炭对rIHMs的吸附量最大．此时水样中THMs的含量仅为44dm3。

陈国树等在苯胺的柱式分离与测定的实验中发现．经过C处理后的活性炭有着比活性炭更强的吸附苯胺的能力。随着改性活性炭的C1s重量百分浓度的增加。苯胺的去除率逐渐提高。当C的重量百分浓度为o．7％时。苯胺的去除率可达99-3％。

2.2、表面化学改性活性炭去除水中重金属离子

表面化学改性活性炭对于废水中无机重金属离子具有一定的选择吸附能力。实验表明，其对Ag+，Pd2+，Cd2+，Cr()42一等离子的吸附去除率达到85％以上，对其它金属离子如锑、铋、锡、汞、钴、铅、镍、铁等也具有良好的吸附能力。

张建策等在表面改性活性炭吸附重金属的实验中。以Pb2+为例。对活性炭去除水中重金属的性能与机理进行了探讨。并研究了水中Ca：+的存在对活性炭吸附重金属的影响。实验表明：经硝酸深度氧化的活性炭可显著增加Pb：+吸附量．水中的Ca2+、M吸附影响不大。

李湘洲等在活性炭表面改性及其对Cr3+吸附性能的研究中，分别用HNO、H2sO以及HNO加乙酸铜溶液对活性炭进行了表面化学改性处理，研究了改性活性炭对C吸附性能的影响。实验结果表明：通过上述改性，活性炭表面官能团数量发生了显著改变．特别是羧基增加较多；改性后的活性炭对Cr3+吸附性能有所提高。

余梅芳在化学改性活性炭对Cu+离子吸附性能的研究实验中．将市售粉状活性炭用16％硝酸进行氧化．再用0．1moL门L的氢氧化钠进行处理，制得化学改性活性炭．并对其吸附性能进行了研究。结果表明。改性后的活性炭较改性前对Cu+离子的吸附能力提高6O％以上。

2.3、表面化学改性活性炭去除水中阴离子

王琳等利用强氧化剂对活性炭进行改性．改变了活性炭表面官能团的性质．使原来具有催化还原能力的官能团改性为具有氧化能力的官能团。从而抑制了活性炭吸附水中亚硝酸盐的形成，出水中亚硝酸盐的浓度从未改性活性炭的2．OmL，降低为改性后的O．O1mg，L。

Chiang在负载金属对活性炭吸附性能的影响的实验中，用Mg(NO3)：和Ba(NO3)处理活性炭．处理后活性炭的表面含氧和含氮量增强，改性活性炭可有效地去除SO一，其将SO32一进一步催化氧化成SO42．。与未改性前相比，改性后的活性炭去除效果大大提高。

王重庆等在表面改性活性炭对CO的吸附性能实验中发现．在去除硬度的装置后面加改性活性炭单元。可有效地消除水中过多的碳酸盐，避免其转化为HCO，造成C0：排人大气引起温室效应。研究发现．以7mol／L硝酸溶液加0．4m0l／L醋酸铜溶液对活性炭进行表面改性处理后，吸附CO32嗷果最好。

2.4、表面化学改性活性炭去除其它物质

F．Rozada阎在深入研究物质活性炭制备工艺的基础上．将化学改性活性炭应用于亚甲基蓝染料废水的处理中发现。改性活性炭投加量为2％。吸附1h后对活性艳红X．_3B染料废水色度的脱除率达99．7％。

LiL_QuirdivanPA等研究改性活性炭除臭的机理后发现．活性炭本身对氨等碱性物质以及硫化氢、甲硫醚、醛类等的吸附保持能力小，而加入碱性药剂改性后。其除臭能力将大大提高。

T0maszewska等研究了Mavmee河中的有机污染物后指出：常规的处理方法不能有效地去除河水中的一些杀虫剂等物质．而经一定浓度的Na0H等化学药剂改性后的活性炭则有较好的去除效果，在河水中投入l0m玑的改性活性炭可以将引起臭味的土臭素fGe0smin1和2一甲基异茨酸fMIB1从66m玑降到2m。。

3、存在问题

(1)表面化学改性活性炭因其独特的优点得到广泛的应用。但如何降低表面化学改性活性炭的生产成本、优化生产工艺．及针对不同的用途进行活性炭表面的改性等问题．是未来对活性炭改性要考虑的问题。

(2)通过化学方法可以使活性炭表面的化学性质发生改变．增加酸碱基团的相对含量可选择吸附极性不同的物质：但是应该看到．活性炭表面改性的同时．伴随着表面化学结构的变化．其表面积、孔容以及孑L径分布等都会发生改变．这就大大影响活性炭的吸附性所以．在进行表面化学改性时要综合考虑物理结构和化学结构双重变化引起的影响。

(3)至今为止。虽然表面化学改性活性炭的应用取得一定进展．但改性活性炭的再生及回用是个值得注意的问题．如何找到一个科学的方法提高改性活性炭的利用率以促进其在水处理中的广泛应用是有待深入研究且具有十分重大意义的课题。

改变活性炭表面化学性质，可显著提高其吸附效率?a href='http://www.baiven.com/baike/225/315630.html' target='_blank' style='color:#136ec2'>透纳破湮窖≡裥约捌浯呋阅苣壳埃谕庾艺钊胙芯扛男曰钚蕴康闹票讣捌溆τ昧煊颍⒏男曰钚蕴啃虏罚蛊湓谒碇蟹⒒痈蟮淖饔谩?/P>