酸改性活性炭的制备及其去除Cr(Ⅵ)的研究

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本论文主要进行了酸(包括硫酸,磷酸,硝酸)改性活性炭的制备及其去除水溶液中Cr(VI)的研究,以Cr(VI)去除率作为考察指标,确定了酸改性活性炭的最佳制备工艺条件和吸附去除Cr(VI)的最佳吸附条件,同时对其吸附机理进行了初步探讨。影响改性炭制备的因素主要包括酸的浓度、改性时间和改性温度。经过实验确定硫酸改性炭的最佳制备工艺条件为:硫酸浓度1mol/L,改性时间4h,改性温度60℃;磷酸改性炭为:磷酸浓度2mol/L,改性时间8h,改性温度25℃;硝酸改性炭为:硝酸浓度4mol/L,改性时间6h,改性温度60℃。在最佳制备工艺条件下制备的三种改性炭均能使Cr(VI)的去除率有明显提高,且相对原炭都能提高30%以上。本论文对影响改性活性炭吸附去除Cr(VI)的因素(包括Cr(VI)溶液的pH值、Cr(VI)溶液的初始浓度、活性炭的投加量和吸附时间)进行了探讨。通过实验确定了硫酸改性炭的最佳吸附条件:溶液pH值为3,溶液初始浓度为50mg/L,炭投加量为0.4g,吸附时间为24h,在此条件下Cr(VI)最高去除率为95.79%;磷酸改性炭:溶液pH值为3,溶液初始浓度为50mg/L,炭投加量为0.5g,吸附时间为24h,在此条件下Cr(VI)最高去除率为97.5%;硝酸改性炭:溶液pH值为3,溶液初始浓度为60mg/L,炭投加量为0.5g,吸附时间为24h,在此条件下Cr(VI)最高去除率为99.2%。三种酸改性炭对Cr(VI)的吸附在三种温度(293K,303K,313K)下均更加符合准二级动力学方程以及Langmuir吸附等温方程,相关系数R2均大于0.99。通过SEM、零点电荷分析和Boehm滴定实验对原炭及三种酸改性炭进行表征,结果表明:改性炭的表面都变得更为粗糙,孔洞数量显著增加,许多本身浅显的孔洞均向内部大大延伸,使得内部面积增大;改性炭的零点电荷pHpzc均显示为酸性且低于原炭;改性炭表面的酸性基团等含量较原炭均有所增加,从而使得改性炭表面极性增强,亲水性增强,对亲水性的Cr2O72-等重金属离子的吸附能力增强,此外Cr(VI)会直接与改性炭表面的含氧酸性官能团发生络合作用,这都有利于对Cr(VI)的吸附。三种酸改性炭对废水中Cr(VI)均有着很好的吸附去除效果,较原炭均有很大的提高,且改性方法较简便,有广阔的应用前景。
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