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活性炭對(duì)亮藍(lán)染料的吸附特性
文章作者:韓研網(wǎng)絡(luò)部 更新時(shí)間:2023-2-16 15:37:42

  活性炭對(duì)亮藍(lán)染料的吸附特性

  由于水資源的污染和稀缺,水資源危機(jī)引起了全世界的廣泛關(guān)注。來(lái)自工業(yè)和家庭活動(dòng)的多種復(fù)雜污染物間接或直接排放到水體中。在這種情況下,染料是主要的有機(jī)污染物。這些化合物廣泛應(yīng)用于紡織、皮革、塑料、食品加工等產(chǎn)業(yè)。目前,可供使用的商品染料有10萬(wàn)多種,估計(jì)合成染料的年產(chǎn)量約為3萬(wàn)噸。這些染料中的很大一部分通常通過(guò)未經(jīng)處理的廢水排放到水體中,這是一個(gè)相當(dāng)大的污染源。染料造成的水污染一直是需要解決的主要環(huán)境問(wèn)題,而磁性吸附劑似乎是解決該問(wèn)題的有前途的替代品。在此,磁性活性炭通過(guò)一步法制備,經(jīng)過(guò)適當(dāng)表征,并用作吸附劑,用于去除亮藍(lán)色染料。

  吸附是一種很有前途的技術(shù),可以從廢水中去除有色污染物。吸附是有前途的,因?yàn)樗哂羞m用于不同場(chǎng)景、易于實(shí)施、空間要求低、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)可行性和高效率等優(yōu)點(diǎn)。在吸附操作中,活性炭廣泛用于去除水溶液中的無(wú)機(jī)和有機(jī)污染物]。這種吸附劑具有高表面積、孔體積和豐富的表面官能團(tuán)。同時(shí),利用木質(zhì)纖維素作為活性炭生產(chǎn)的前體材料是一種可行的替代方案,因?yàn)樗杀镜、可用性好且生態(tài)適宜。

  磁性活性炭的特點(diǎn)

  SEM圖像,放大倍數(shù)分別為5000倍和10000倍,分別如圖1a、b和圖1d、e所示。可以觀察到這兩種材料都有不規(guī)則的表面,存在粗糙度和一些顆粒,以及沿其表面的空腔。此外,活性炭具有更多的空腔,這是所生產(chǎn)的活性炭的表面形態(tài)之間觀察到的主要差異。這些空腔有利于在吸附過(guò)程中的應(yīng)用,因?yàn)樗鼈兪沽了{(lán)分子能夠穿透吸附劑直至到達(dá)孔隙。這種空腔可以由KOH引起的分解形成。

  圖1:(a,b)SEM圖像和(c)活性炭1的EDS光譜和(d,e)SEM圖像和(f)活性炭2的EDS光譜。

  磁性活性炭表面的官能團(tuán)

  圖2顯示了活性炭1(圖2a)和活性炭2(圖2b)的FTIR光譜?梢杂^察到兩種材料在3431、1625和1558cm-1處的譜帶。3431cm-1處的譜帶可歸因于活性炭表面作為官能團(tuán)存在的醇、酚或羧基的O-H鍵的伸縮振動(dòng),也可歸因于吸附水的存在。1625cm-1處的譜帶可歸因于C=O鍵。在1558cm-1處,觀察到的譜帶可歸因于活性炭結(jié)構(gòu)芳環(huán)的C=C伸縮振動(dòng)。除此之外,在1034e-1028cm-1處可以分別觀察到兩種活性炭的的譜帶,這是由于醇、酚或羧基中羥基的C-O伸縮振動(dòng)。

  圖2:(a)活性炭1和(b)活性炭2的FTIR振動(dòng)光譜。

  亮藍(lán)染料吸附的動(dòng)力學(xué)曲線

  研究了初始吸附物濃度為50mgL-1和pH4的兩種活性炭的亮藍(lán)染料染料吸附動(dòng)力學(xué)行為。作為時(shí)間函數(shù)的吸附容量曲線分別如圖3a、b所示,分別為活性炭1和2?梢杂^察到活性炭2獲得的曲線的特征在于更快的吸附速率。活性炭2在大約10分鐘內(nèi)達(dá)到平衡。對(duì)于活性炭1,在大約60分鐘內(nèi)達(dá)到平衡。由于活性炭1呈現(xiàn)的較高總孔體積,可以解釋這種行為。高孔體積可以通過(guò)允許染料分子在孔內(nèi)更快地?cái)U(kuò)散到吸附位點(diǎn)來(lái)增強(qiáng)吸附動(dòng)力學(xué)。

  圖3:亮藍(lán)染料吸附到(a)活性炭1和(b)活性炭2上的動(dòng)力學(xué)曲線。

  驗(yàn)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)適用于偽一級(jí)(PFO)和偽二級(jí)(PSO)模型。可以得出結(jié)論,PSO模型更適合代表兩種活性炭的亮藍(lán)染料吸附動(dòng)力學(xué)。此外,活性炭2更快的動(dòng)力學(xué)和更高的吸附能力,因?yàn)閗2和q2對(duì)于這種吸附劑,對(duì)于活性炭1的相同參數(shù),大約高出兩倍。為了進(jìn)行比較,一些作者證明PSO模型更適合表示陰離子染料吸附的動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。

  活性炭對(duì)亮藍(lán)染料的吸附特性,從吸附研究中,觀察到活性炭之間的重要差異;钚蕴2表現(xiàn)出更快的動(dòng)力學(xué)并在大約10分鐘內(nèi)達(dá)到平衡。另一方面,對(duì)于活性炭1,僅在60分鐘內(nèi)達(dá)到平衡。對(duì)于這兩種吸附劑,偽二級(jí)模型很好地代表了動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。關(guān)于吸附等溫線,Sips模型令人滿意地代表了數(shù)據(jù)。此外,活性炭2的最大吸附容量高于1。最后,新研發(fā)的活性炭有望用于處理含有亮藍(lán)染料的模擬廢水,去除效率分別達(dá)到93%和95%。這些結(jié)果表明,活性炭是一種很有前途的吸附劑,用于從水溶液中去除亮藍(lán)染料,效率高且易于磁分離。

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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