论文部分内容阅读
我国是玉米种植大国,每年生产的玉米达2亿t之多,而玉米生产加工过程中会剩余大量玉米芯废弃物。现在国内还没有系统的处理方式,都是由农民自行回收,选择填埋或者焚烧处理。不仅对玉米芯的利用率极低,而且焚烧对环境的污染严重,会生成SO2、CO2等气体,尤其当前空气中雾霾严重,不利于环境保护。现可利用玉米芯改性处理后对含Cr（Ⅵ）与苯胺废水吸附去除,既解决了玉米芯剩余过多的问题,也减少了含Cr（Ⅵ）与苯胺废水对环境的污染。本文采用H3PO4活化法制备玉米芯活性炭（CCAC）,并通过正交实验筛选出最佳制备条件,分别研究溶液pH值、反应时间、CCAC投加量及六价铬（Cr（Ⅵ））初始浓度对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。将CCAC经过KMn O4改性生成载Mn改性玉米芯活性炭（Mn-CCAC）,用于去除水中的苯胺。通过正交实验筛选出最佳Mn-CCAC,将CCAC与Mn-CCAC进行对比实验。采用FTIR、XRD、BET、SEM、EDS等测试方法对所有样品进行表征分析。实验结果表明,CCAC的最佳制备条件为:加入玉米芯10g,玉米芯与H3PO4质量比为1:2,加入10mL 5%的H3BO3,浸渍45min,炭化温度500℃,反应1h时,CCAC对Cr（Ⅵ）吸附效果最好。Mn-CCAC的最佳改性条件为:加入50mL 0.06mol?L-11 KMnO4溶液,浸泡24h,焙烧温度为400℃,焙烧时间为1h时,Mn-CCAC对苯胺的吸附效果较好。CCAC的表征结果:SEM表明CCAC表面产生较多孔洞结构,并且分布更为发达,更为均匀;XRD表明CCAC具有能够促进CCAC对吸附Cr（Ⅵ）的结构;FTIR表明CCAC表面有如羟基O-H键、C=O键、C-O单键和C-O-C醚键及-COOH羧酸键等含氧官能团,能够促进吸附的发生;BET表明CCAC与CSAC的单点比表面积、BET比表面积及孔容明显高于CAC;EDS表明CCAC的C含量较多,达一半以上。Mn-CCAC的表征结果:SEM表明通过KMnO4的改性,Mn-CCAC的表面产生了比较多的酸性含氧官能团,表面的孔隙更细小,均匀,CCAC的表面孔隙直径要大于Mn-CCAC的表面孔隙;XRD表明经过KMnO4溶液改性后,使得各衍射峰趋于扁平,其他的杂质峰减弱;FTIR表明CCAC经过KMn O4氧化改性后,表面的酸性含氧官能团增加,-OH键被氧化为-C=O键等,内酯基、酚羟基等含氧官能团增多;BET表明Mn-CCAC的单点比表面积、BET比表面积及孔容明显高于CCAC;EDS表明CCAC与Mn-CCAC的C含量都很高,均占70%左右,O的含量占了24%25%。CCAC的最佳吸附条件为:溶液pH≤9,温度35℃,转速150r·min-1,反应时间60min,CCAC投加量1g?L-1时,其对Cr（Ⅵ）去除率能达到98%以上,最大吸附量为9.985mg?g-1,水中剩余Cr（Ⅵ）的浓度小于0.05mg?L-1,符合中国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）。Mn-CCAC的最佳吸附条件为:溶液p H 311,温度25℃,转速150r?min-1,反应时间10min,CCAC投加量3g?L-1时,苯胺去除率能达到98%以上,水中剩余苯胺的浓度小于0.5mg?L-1,符合中国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）。CCAC对Cr（Ⅵ）的吸附符合准二级动力学,吸附等温线符合Langmuir模型,属于单分子层吸附,该吸附反应为吸热反应,温度越高其反应自发程度越大。Mn-CCAC对苯胺的吸附符合准二级动力学,吸附等温线符合Langmuir模型,属于单分子层吸附,吸附反应为放热反应,温度越低反应自发程度越大。