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本论文采用微波辐照法对酸性条件下的活性碳纤维进行改性,并深入研究其改性工艺条件、吸附影响因素、吸附热动力学及其机理,主要的研究内容如下:(1)探讨活性炭纤维的改性工艺条件对Pb(Ⅱ)的吸附性能的影响,并确定最优改性工艺条件,实验结果表明:在混酸比例为VHNO3:VH2SO4=1:3,微波功率=400W,微波时间=5min,微波温度=75℃的工艺条件下改性效果最佳,在最佳改性工艺条件下制备所得吸附剂简称M-ACF,其与ACF相比,在相同条件下对Pb(Ⅱ)的吸附量和去除率明显升高。同时采用SEM、XRD、FTIR、EDAX、等电点、Boehm等方法对ACF、M-ACF两种吸附材料进行了表征,其中等电点、Boehm、FTIR、EDAX表征结果显示:活性碳纤维在酸性条件下经微波辐照改性后,表面带负电的羧基、酯基以及醇羟基等酸性含氧官能团明显增多,有利于对Pb(Ⅱ)的吸附;通过比表面积结果分析可知,在混酸的强氧化和微波辐照作用造成活性碳纤维微孔孔壁的坍塌,导致M-ACF的比表面积明显小于ACF;SEM结果表明,活性碳纤维在酸性条件下经微波改性后,发生了纤维长度被短切、表面粗糙化的形貌变化;XRD结果显示,两种纤维结晶度较差,经改性后,其石墨化块状结构未发生改变。(2)考察了溶液pH值、吸附时间、吸附剂投加量、Pb(Ⅱ)的初始浓度、共存离子等吸附条件对改性前后的活性碳纤维吸附Pb(Ⅱ)性能的影响。溶液pH值对两种纤维吸附Pb(Ⅱ)效果影响较大,当pH=6时,两种纤维对Pb(Ⅱ)的吸附效果均最佳。综合考虑成本和吸附效果,吸附剂的最佳投加量为0.2g/L。ACF、M-ACF对Pb(Ⅱ)的吸附在80min、180min时可达到平衡。四种共存离子对Pb(Ⅱ)去除率的影响顺序依次为:Ca2+>Mg2+>K+>Na+,且随着共存离子浓度的增加,纤维对Pb(Ⅱ)去除率在不断降低。(3)两种纤维采用0.1mol/L的稀硝酸溶液均可获得良好的再生效果,再生后的Pb(Ⅱ)脱附率分别高达97.5%、92.1%,对Pb(Ⅱ)的去除率可至90.9%、34.7%。且再生五次后M-ACF的再生后去除率依旧在80%以上,而ACF则再生次数越多其再生后去除率越高。(4)研究ACF、M-ACF对吸附除Pb(Ⅱ)的动力学、热力学特征及吸附机理。吸附剂ACF、M-ACF对Pb(Ⅱ)的吸附均符合准二级动力学模型以及Langmuir吸附等温方程。计算所得的吉布斯能变ΔG<0,焓变ΔH>0,且随着反应温度的上升ΔG的绝对值变大,表明该反应为自发的吸热反应;熵变ΔS>0说明该过程为熵增反应。机理研究结论为:ACF对Pb(Ⅱ)的吸附以物理吸附为主、M-ACF则以化学吸附为主。本文研究结果表明改性后活性碳纤维对Pb(Ⅱ)的吸附容量得到了显著的提高。在酸性条件下微波改性活性碳纤维不仅具有良好的Pb(Ⅱ)吸附性能,该改性碳纤维方法为含铅废水处理提供了一种新的思路,具有广阔的应用前景。