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近年来,包括染料、重金属离子在内的废水污染引起了社会的广泛关注。寻找简单易行,高效的水处理方法成为研究的热点,吸附法在水处理领域引起越来越多的关注。
本研究以锯末热解炭(PC)为吸附剂,通过马弗炉热活化得到有良好吸附性能的活化锯末热解炭(TPC),并采用扫描电镜、红外光谱分析、X-射线粉末衍射分析、X-射线荧光分析和BET比表面积测试以及等电点对热活化前后的PC进行表征。通过单因素实验考察了溶液初始浓度、吸附剂用量、溶液pH值、盐浓度、吸附时间、吸附温度等对TPC吸附染料结晶紫(CV)、孔雀石绿(MG)和中性红(NR)以及重金属离子Cu2+和Cd2+性能的影响;并对实验数据进行拟合以及吸附等温线和吸附动力学分析;对TPC吸附中性红、Cu2+和Cd2+双组份共存体系也进行研究。主要研究结论如下:
1、通过表征可知,与PC相比,TPC具有疏松的内部结构和粗糙的表面,以及其比表面积也增大许多。
2、TPC对CV、MG和NR吸附性能研究。随着溶液pH值、溶液初始浓度和时间的增加,TPC对单一体系下的CV、MG和NR三种染料的吸附量增加。再生实验表明0.1mol.L-1的NaOH溶液作为脱附剂时的再生效果明显优于其它溶液,三次循环之后,再生率仍维持在90%以上;CV、MG和NR三种染料的吸附过程符合Langmuir、Redlich-Peterson、Dubinin-Radushkevich以及Koble-Corrigan吸附等温模型;热力学方程计算表明:TPC对CV、MG和NR三种染料的吸附是吸热、熵增、自发的过程;准二级动力学模型、Elovich方程和双常数方程以及粒子扩散模型可以较好的描述TPC吸附三种染料的吸附动力学过程。以上结果表明TPC可作为染料的吸附剂。
3、TPC对Cu2+和Cd2+吸附性能研究。结果表明吸附剂用量、溶液pH值、溶液初始浓度和时间等因素对吸附过程影响较大。再生实验表明:0.5mol·L-1的HNO3溶液作为脱附剂时的再生效果明显优于0.1mol·L-1的HNO3溶液,三次循环之后,再生率仍维持在80%以上;TPC对Cu2+和Cd2+的吸附过程符合Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson和Koble-Corrigan吸附等温模型;热力学方程计算表明:TPC对Cu2+和Cd2+的吸附是吸热、熵增、自发的过程;TPC吸附Cu2+和Cd2+的吸附动力学过程适合准二级动力学模型、Elovich方程和双常数方程以及粒子扩散模型。以上结果可以看出TPC可以作为重金属离子的吸附剂。
4、TPC对NR、Cu2+和Cd2+双组份共存体系的研究。结果发现双组份吸附体系中,TPC吸附三种吸附质的吸附等温线均能较好的符合Langmuir吸附等温式。对其动力学分析可知:Elovich方程以及粒子扩散模型可以较好的描述竞争体系的吸附过程。从竞争吸附的选择性来看,TPC对三种吸附质的竞争吸附能力从大到小依次为:Cu2+>NR>Cd2+。
综上所述,TPC对染料和重金属离子的吸附性能良好,廉价易得且易于循环再生,因此在水处理领域有广阔的应用前景。