负载MgO的稻壳基活性炭复合吸附剂制备及脱氟机理

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为了探索利用稻壳这种农业废弃物在“以废治污”的绿色模式中的新应用,本文通过氢氧化钠活化法制备了表面特性良好、廉价易得的稻壳基活性炭,并通过负载MgO进行改性,制备出一系列复合吸附剂。通过氟吸附实验发现,利用溶胶-凝胶法通过MgO、普鲁兰和稻壳基活性炭共同负载复合制备的复合吸附剂MgOPC在处理氟离子浓度10mg/L的废水时去除率达90%以上,达到国家标准的要求。  制备方法的比较发现MgOPC制备最佳配比为质量比MgO:普鲁兰:稻壳基活性炭=6:9:10。通过BET、SEM、XRD、FTIR对MgOPC复合吸附剂进行了表征,发现产物为比表面积1063 m2/g、吸附平均孔径4.86nm、总孔体积1.29 cm3/g的中孔吸附材料;MgO和普鲁兰在稻壳基活性炭表面负载良好;其负载复合过程发生了物理的和化学的过程,生成羧酸类镁盐等有机复合物;在氟吸附过程中主要通过Mg2+和F-的作用发生化学沉淀吸附,也有羟基、氨基、羰基、羧基、酰基等官能团的作用。氟吸附性能实验发现吸附平衡时间约90min,在pH为2.0-10.0范围内吸附效果基本不变。热力学研究发现对Freundlich吸附等温式和Langmuir吸附等温式都拟合良好,氟吸附过程更加倾向于定位吸附的化学吸附(沉淀吸附)过程;吸附效率与温度成正相关,吸附过程为自发的吸热反应,且可能同时具有较好的吸附和解吸性能。动力学研究发现二级动力学模型更适合MgOPC的氟吸附过程,证明化学作用在MgOPC的氟吸附过程中起决定作用。  总之,MgOPC复合脱氟吸附剂能降低原料成本,且氟吸附性能良好,并具备对共存阴离子的抗干扰能力,保持了活性炭的某些性能,是一种较理想的氟吸附材料,具有实际应用前景。
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