活性炭軟金屬離子清除劑，通過磷酸活化方法制備了三種活性炭，兩種來自油棕殼，一種來自椰殼。測定銅(II)的吸附等溫線以評(píng)估和比較活性炭的性能。獲得的數(shù)據(jù)非常適合Langmuir和Freundlich吸附模型。所有制備的活性炭均顯示出比普通活性炭高4-7倍的吸附能力。在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)條件下，吸附機(jī)理是根據(jù)銅(II)和鈣(II)在二元溶液中的競爭吸附來評(píng)估的，這取決于它們作為路易斯酸的行為并評(píng)估為內(nèi)球絡(luò)合。使用銅(II)，鎳(II)和鉛(II)的三元溶質(zhì)溶液，通過最佳清除劑評(píng)估銅(II)與其他邊界和軟金屬離子的競爭性吸附。

　　當(dāng)今加工工業(yè)越來越多地產(chǎn)生產(chǎn)生重金屬的環(huán)境問題，其中鉛，銅和鋅的產(chǎn)量大幅增加，到1850年至1990年間增加了10倍。重金屬也從天然來源中釋放的。盡管從水溶液中去除金屬離子有各種處理方法，但活性炭吸附在選擇性和熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性方面具有優(yōu)勢�；钚蕴靠梢栽趯�(shí)驗(yàn)室中由大量材料制備，但活性炭商業(yè)實(shí)踐的原料主要是鋸末，椰子殼，黑灰，木炭，褐煤，煙煤和石油焦。發(fā)現(xiàn)來自碳化和活化的殘余物具有大的孔體積，并且由于這源自非常小直徑的孔，因此內(nèi)表面積高。該方法產(chǎn)生的無定形碳在任何程度上都沒有石墨化，甚至可能不完全碳化，因?yàn)槟咎亢�有相�?dāng)高的氫含量，約為5%�；钚蕴康谋砻娣e可以非常高，范圍從450到超過1500米在活化木炭的情況下為2g-1。活性炭的孔結(jié)構(gòu)可以很好地定義，并且孔分布可以非常窄。例如，在椰殼活性炭中，幾乎整個(gè)孔體積都在直徑為1到2納米的孔中。

　　活性炭是高表面積，高孔隙率的碳，通過兩種主要方法產(chǎn)生：熱活化和化學(xué)活化。熱活化包括在氧化氣體如CO 2，N 2，蒸汽的存在下在高溫下加熱預(yù)先燒焦的材料，并且化學(xué)活化包括將原料和脫水劑的混合物加熱至4000至10,000℃的溫度。碳化脫水劑浸出和重復(fù)使用后。最常用的三種脫水劑是KOH，H3PO4和ZnCl2。傳統(tǒng)的活性炭可有效去除水中的有機(jī)物質(zhì)，但它們作為金屬離子清除劑的用途很少。許多研究人員已經(jīng)證明了這一點(diǎn)，使用木質(zhì)纖維素農(nóng)業(yè)廢物，特別是堅(jiān)果殼，是從水溶液中除去重金屬離子的非常好的前體。在該研究中，使用磷酸低溫活化的材料來制備金屬離子清除劑級(jí)的活性炭。

　　測試和標(biāo)準(zhǔn)金屬離子解決方案

　　使用去離子蒸餾水由氯化銅(II)脫水物制備Cu(II)，1000mg L-1的儲(chǔ)備溶液。Cu(II)和Ca(II)二元溶質(zhì)的儲(chǔ)備溶液由氯化銅(II)脫水物和硝酸鈣(II)四水合物的混合物制備，而Cu(II)的三元溶質(zhì)的混合物Ni(II)和Pb(II)由氯化銅(II)二水合物，六水合硝酸鎳(II)脫水物和硝酸鉛(II)的混合物制備，每種濃度均為溶質(zhì)為1000毫克L-1。通過隨后稀釋各儲(chǔ)備溶液制備各種濃度的單(Cu)，二元(Cu-Ca)和三元(Cu-Ni-Pb)測試溶液。使用HNO 3(65%，脫水物)和NaOH(40.00g mol-1，脫水物)將測試溶液的初始pH調(diào)節(jié)至所選值。所有標(biāo)準(zhǔn)溶液均使用用0.2%硝酸酸化的蒸餾水適當(dāng)稀釋各標(biāo)準(zhǔn)溶液(1000mg L-1)制備。

　　所有吸附實(shí)驗(yàn)分批進(jìn)行，使用0.1g各種活性炭加入聚丙烯管中的50mL金屬離子溶液中。在軌道振動(dòng)器中以160轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)的速率進(jìn)行振動(dòng)，并且平衡達(dá)到三天后，傾析溶液并使用用0.2%硝酸酸化的蒸餾水進(jìn)行適當(dāng)稀釋，然后通過火焰原子吸收光譜法(FAAS)進(jìn)行分析。通過FAAS測定吸附前后溶液中金屬離子的濃度。

　　圖1. Cu(II)(a，b)和Ca(II)(c)的Langmuir等溫線，而Cu(II)吸附是從單(Cu)，二元(Ca-Cu)和三元(Cu-Ni-)進(jìn)行的Pb)溶液和Ca(II)被活性炭吸附在二元溶液(Ca-Cu)中，初始pH值為5，初始濃度從<0到<100 mg L-1。

　　活性炭中Cu-Ni-Pb的競爭吸附

　　金屬離子作為路易斯酸的性質(zhì)可以證明金屬物質(zhì)與生命系統(tǒng)和活性炭吸附劑的相互作用。因此，通過其路易斯酸度對(duì)金屬進(jìn)行分類將在其修復(fù)方法中保持一致。這種類型的分類基于它們觀察到的對(duì)不同配體的親和力將金屬分為三類，如(a)類“硬金屬”，(b)類“軟金屬”或類(c)邊界“難以區(qū)分為硬或軟”。通過在含有Cu(II)，Ni(II)和Pb(II)三元溶質(zhì)的溶液中的吸附，研究了邊界和軟陽離子之間的競爭效應(yīng)。圖2顯示了Cu(II)，Ni(II)和Pb(II)的Langmuir(a和b)和Freundlich(c)吸附等溫線，而它們的初始濃度在三元溶液中從<25到≤600mgL變化-1和初始pH保持恒定在5.由于單個(gè)Cu(II)吸附是在不同的初始濃度<5至<120mg L-1下進(jìn)行的，并且通過制備的活性炭對(duì)初始濃度沒有發(fā)現(xiàn)可檢測的殘留濃度通過構(gòu)建圖1(a)和1(b)中提到的相同濃度范圍的Langmuir等溫線，研究了5mg L-1的競爭離子的影響。這些等溫線的模型參數(shù)，對(duì)于Langmuir曲線擬合，r2值通常更高。

　　圖2.初始pH值為5的活性炭的三元溶質(zhì)，Cu(II)，Ni(II)和Pb(II)的Langmuir非線性(a)，線性(b)和Freundlich(c)等溫線而它們的初始濃度變化，從<0到≤600mg L-1。(分析Ni樣品的濃度范圍高達(dá)305mg L -1)。

　　在受控空氣存在下的磷酸活化(通過設(shè)計(jì)默認(rèn)的爐子)產(chǎn)生適合于去除邊界和軟金屬離子的活性炭。雖然普通活性炭具有相同的表面積，但其Cu(II)去除能力非常低。也就是說，表面官能團(tuán)不是孔隙率，而是去除金屬離子的主要因素。其中一種棕櫚殼衍生活性炭對(duì)Cu(II)的吸附能力高于椰殼衍生碳，椰殼活性炭和棕櫚殼活性炭，盡管兩種活性炭具有相似的BET表面積。這可能是由于前體類型和/或預(yù)處理的變化。推測內(nèi)球表面金屬絡(luò)合作為主要的吸附機(jī)制，而預(yù)期Cu(II)或臨界金屬離子優(yōu)先吸附在H 3 PO 4酸活性炭上，堿金屬和堿土金屬上。Pb(II)和Ni(II)對(duì)Cu(II)吸附的影響有點(diǎn)抑制。Cu(II)，Ni(II)和Pb(II)吸附的選擇性順序可表示為Pb(II)>Cu(II)>Ni(II)。

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