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活性炭對鋅的吸附
文章作者:韓研網(wǎng)絡(luò)部 更新時間:2019-11-7 15:47:40

  地表水和地下水都被天然和人為來源的雜質(zhì)污染。通常像鎘,鉻,銅,鎳和鋅等金屬通常會帶來污染問題。環(huán)境中重要的人為鋅源包括:金屬礦開采,農(nóng)業(yè)來源例如肥料和肥料,污水污泥,冶金工業(yè),例如特殊合金和鋼的生產(chǎn),垃圾滲濾液,金屬表面處理行業(yè)中的電鍍和其他來源,例如電池。對于人類來說,鋅是一種重要的微量營養(yǎng)素,但過高的量的鋅會導(dǎo)致很多問題。因此,有效去除水中的鋅至關(guān)重要。存在多種去除鋅的方法和方法的組合,但是吸附是去除重金屬如鋅的合適的方法,因為它簡單,高效和和具有再生潛力。活性炭是用于水凈化的應(yīng)用廣泛的吸附劑,用于水處理的活性炭一般是使用例如椰子殼或煤作為前體制備的。在這項研究中,從木質(zhì)纖維素廢料生物質(zhì)中制備了活性炭,并將其用于脫鋅。

  圖1:活性炭對鋅的吸附。

  實驗過程結(jié)果數(shù)據(jù)

  活性炭用于去除鋅我們研究了pH,競爭離子,初始​​濃度,吸附劑量,溫度,時間和脫附的影響。進(jìn)行了等溫線分析,動力學(xué)建模和熱力學(xué)計算。還針對商用活性炭作為參考樣品進(jìn)行了實驗,但未顯示結(jié)果,因為根據(jù)初始Zn濃度和吸附劑量(1 g/L–10 g/L),去除率為10–30%。

  等溫線模型

  幾個非線性等溫線模型被應(yīng)用于實驗數(shù)據(jù)。但是,根據(jù)R 2值和RMSE,Sips模型顯然是最佳擬合(R 2=0.95,RMSE=1.81)。因此,表3中僅列出了最傳統(tǒng)的Langmuir和Freundlich等溫線的參數(shù),以及Sips等溫線。相應(yīng)的配合如圖2所示。Sips模型的適用性是一個非常合理的結(jié)果,因為眾所周知,它可以很好地代表異質(zhì)表面上的吸附,這是基于活性炭材料的情況。

  圖2:Langmuir,F(xiàn)reundlich和Sips模型應(yīng)用于實驗結(jié)果。

  活性炭的吸附動力學(xué)研究

  如圖3所示,室溫下活性炭對鋅的吸附速度非?臁T谧畛醯60分鐘內(nèi)可以實現(xiàn)將近80%的去除。在240分鐘時達(dá)到吸附平衡,此后保持恒定。鋅的最大去除量和吸附容量分別為95%和14.4 mg/g?焖偃コs質(zhì)是典型的含碳吸附劑。

  圖3:去除鋅與時間的關(guān)系。重復(fù)進(jìn)行實驗,結(jié)果范圍最大為3個百分點。

  溫度的熱力學(xué)效應(yīng)

  通過在三種不同溫度(10°C,22°C和40°C)下進(jìn)行實驗,研究了溫度對活性炭吸附的影響,以研究吸附系統(tǒng)在較冷環(huán)境或高溫工藝用水中的工作方式。在10°C,22°C和44°C下的去除率分別為88%,91%和92%。因此,溫度對鋅的去除沒有有意義的影響,并且所生產(chǎn)的材料可以在寬的溫度范圍內(nèi)有效地使用。

  解吸實驗

  吸附后,用過的活性炭可以被處理掉或再生。在這兩種情況下,都會產(chǎn)生二次污染。金屬負(fù)載的二手廢炭也是屬于危廢的。在再生中,金屬以溶液形式被回收,并且再生溶液會引起二次污染。因此,所使用的再生溶液起著重要的作用,并且優(yōu)選使用無害的再生溶液。通常使用的再生溶液是鹽酸,H 2 SO 4,1M氯化鉀,0.01M的NaNO 3和NaCl;钚蕴康目稍偕詫τ谔岣叱杀拘б嬷陵P(guān)重要。在這項研究中,使用0.1 M HCl進(jìn)行Zn解吸,解吸實驗的結(jié)果如圖4所示。用過的活性炭與解吸溶液接觸后立即發(fā)生解吸。解吸率為80%,與時間無關(guān)。因此,可以使用無害化學(xué)物質(zhì)快速再生活性炭。

  圖4:解吸與時間的關(guān)系。

  本期我們研究了活性炭對Zn(II)離子的吸附。發(fā)現(xiàn)鋅吸附到活性炭上不是溫度依賴性的。吸附等溫線遵循Sips等溫線和Elovich動力學(xué)模型。熱力學(xué)計算表明吸附過程是自發(fā)的,則在吸附過程中熵增加,并且吸附過程由吸熱物理吸附。將活性炭的吸附能力與其他人中提出的用于脫鋅的其他吸附劑進(jìn)行了比較。結(jié)論是,活性炭這種材料可用于從廢物生物質(zhì)中去除鋅的合適吸附劑,并且活性炭還可以在寬溫度范圍和高濃度范圍內(nèi)使用。

文章標(biāo)簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質(zhì)活性炭,木質(zhì)活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.

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