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活性炭除廢水中的活性黑5染料
污水污染是一個主要的環(huán)境問題,其中一個關鍵問題是存在劇毒物質,特別是可能導致致癌問題的合成染料。這些類型的廢水可歸類為污染物含量高的工業(yè)廢水。染料分為非離子型、陽離子型和陰離子型三種。這三者都溶于水,即使少量也可能有害。著色劑可分為天然染料和合成染料,合成染料是更常用的類型,有多種顏色可供選擇。合成染料按其特定用途分類,即活性染料、直接染料、分散染料、堿性染料和還原染料。它們還根據(jù)其化學結構和不同的官能團進行分類,例如偶氮、蒽醌、硫、酞菁和三芳基甲烷。許多行業(yè)使用大量合成染料,這些染料在染色過程中可能會釋放到廢水中,因為它們具有頑固性、不可生物降解性、對氧化劑穩(wěn)定和有毒,因此會對水生生物造成嚴重損害。已發(fā)現(xiàn)活性炭吸附是一種非常有效的處理方法。在這項工作中,制備了一種由活性炭和氯化鋁組成的新型吸附材料,用于在各種實驗條件下去除商業(yè)陰離子和蒽醌活性染料,即活性黑5染料。
活性黑5是一種常用的陰離子偶氮染料(C26H21N5Na4O19S6,分子量:991.82g/mol)(圖1);钚匀玖夏軌蚺c所應用的纖維發(fā)生化學鍵合,形成共價鍵。它們廣泛用于紡織行業(yè),為棉和人造絲等纖維素纖維染色。染色和紡織品生產等工業(yè)過程中合成偶氮染料的存在對水資源構成重大威脅,因為它們會在水生環(huán)境中長期存在,并可能具有誘變和致癌作用。這些染料是一種危險品,會對環(huán)境造成嚴重威脅。
圖1:活性炭黑5(C26H21N5Na4O19S6)的結構式。
鋁改性活性炭的合成
椰殼被用作合成活性炭的原料,然后用氯化鋁進行改性。簡而言之,將0.8g的AlCl3添加到25mL中的5.0g活性炭樣品中,以實現(xiàn)其改性。首先混合內容物(在25℃下1小時),然后進行超聲處理(2小時)、過濾并用蒸餾水洗滌。然后將混合物在60℃下干燥并煅燒5小時(500℃)以獲得鋁復合改性活性炭。在室溫下冷卻后,制備的吸附劑即可用于以下實驗。
吸附實驗
進行實驗以研究改性活性炭對活性黑5吸附的有效性。將吸附劑引入含有10mL不同初始濃度的活性黑5染料溶液的試管中,保持溫度。使用架空搖床和旋轉器以80rpm的速度攪拌混合物。在實驗過程中,在保持其他參數(shù)不變的情況下,獨立地操縱各種實驗因素。這些因素包括從2到10的pH水平,從2到300mg/L的活性黑5染料的初始濃度,從0.2到1.0g/L的吸附劑劑量(通過將0.002-0.01g添加到10mL的工作體積),接觸時間從5分鐘到240分鐘不等。吸附后,從管中收集樣品并通過尼龍過濾器(0.45μm),保存濾液用于測定。
活性炭用量的影響
進行了批次實驗以研究特定材料去除活性黑5染料的潛力。在進行的實驗中,改變了材料改性活性炭的用量,并測試了其從初始濃度為100mg/L、pH值為2、溫度為25℃的水溶液中吸附活性黑5的效率,以及接觸時間24小時。改性活性炭在去離子水中的用量在0.2和1.0g/L之間。此外,使用未改性的活性炭進行了類似的實驗,以比較兩種材料的效率。圖2中的曲線表明,活性黑5的去除率隨著劑量的增加而增加。例如,隨著活性炭用量的增加,去除百分比從31%(使用0.10g/L)增加到99%(使用1.0g/L)。此外,數(shù)據(jù)顯示0.8g/L的用量導致82.5%的活性黑5去除率。與未改性的活性炭相比,其吸附能力在改性過程中得到增強,實現(xiàn)的更高活性黑5去除率證明了這一點。
圖2:與活性炭相比,改性活性炭用量對活性黑5吸附的影響。
吸附再生研究
通過回收研究調查了改性活性炭的再利用以從廢水中去除活性黑5。進行實驗時,最初使用100mg/L活性黑5和0.8g/L的改性活性炭,pH值為2。在第一個循環(huán)之后,使用0.01M/NaOH溶液對所使用的改性活性炭顆粒進行處理大約2小時。此后,用蒸餾水沖洗顆粒以除去任何殘留的堿。選擇被認為可接受的重復時間,以便能夠在后續(xù)循環(huán)中重復使用吸附劑。研究結果如圖3所示。在用1M/NaOH處理成功再生后,解吸的改性活性炭能夠重復使用多達四個循環(huán)以去除活性黑5。活性黑5的去除百分比在第一個循環(huán)中約為77.3%,在第四個循環(huán)后下降至約45.9%?偟膩碚f,這項研究證明了將改性活性炭吸附劑重復使用四個循環(huán)以從廢水中去除活性黑5的潛力。
圖3:改性活性炭上的活性黑5在堿性pH值下再生后進行四個吸附-解吸循環(huán)。
活性炭除廢水中的活性黑5染料,對改性活性炭吸附劑的性能進行了評價,結果表明在pH值為2.0±0.1時,添加量為0.8g/L時,去除率達到82.5%,添加量為1.0g/L時,去除率達到82.5%。此外,在pH值2.0下,改性活性炭材料的帶正電表面將通過靜電力被吸引到活性黑5。在酸性pH水平下,活性黑5由于磺酸鹽基團的去質子化而表現(xiàn)為陽離子,導致活性炭和吸附物之間的靜電吸引;钚蕴康奈绞嵌鄬拥模咏瘜W吸附,最后,改性活性炭成功再生并重復使用四個循環(huán)。
文章標簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質活性炭,木質活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.推薦資訊
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