染色廢水的特征在于具有復(fù)雜的組分和高色度。它包含各種有毒和高度不可降解的有機(jī)化合物和具有非常高的化學(xué)需氧量，生物需氧量，和高酸度或堿度。染色廢水被認(rèn)為是很難處理的工業(yè)廢水之一。鉻黑T染料屬于偶氮染料，具有潛在的環(huán)境危害。它通常用作絡(luò)合滴定中的指示劑，在工業(yè)過程中的應(yīng)用產(chǎn)生大量廢水。本期內(nèi)容通過我們研發(fā)的活性炭，并用作吸附劑從水性介質(zhì)中消除鉻黑T染料。

　　圖1：染料廢水污染。

　　污水污泥如何制成活性炭

　　廢水處理廠處理大量污水污泥也成為一個(gè)日益嚴(yán)重的問題。污水污泥的減量化，穩(wěn)定化，無害化處理和資源利用現(xiàn)已成為當(dāng)務(wù)之急。污水污泥通常含有豐富的碳質(zhì)含量，使其可以轉(zhuǎn)化為活性炭，并作為吸附劑應(yīng)用于廢水凈化。污水污泥由于其有機(jī)物含量高而難以脫水，因此在運(yùn)輸，儲(chǔ)存和處置方面存在問題，并導(dǎo)致其管理成本高。為了提高調(diào)理和脫水的性能，已經(jīng)嘗試了許多方法。在這方面，我們使用芬頓反應(yīng)基于在酸性條件下同時(shí)使用鐵鹽和過氧化氫的催化方法。它涉及形成大量的羥基自由基，可以破壞污水污泥中的有機(jī)物，從而提高污水污泥的脫水性。干燥的含碳污泥，經(jīng)過高溫碳化和物理、化學(xué)活化后制成活性炭。圖2中顯示的SEM顯微照片顯示化學(xué)活化活性炭和物理活化活性炭的多孔結(jié)構(gòu)。

　　圖2：(a)化學(xué)活化和(b)物理活化的活性炭掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。

　　活性炭對(duì)鉻黑T的吸附測試

　　對(duì)于耐印染廢水中，通常采用的處理方法包括電化學(xué)處理和高級(jí)氧化處理，如臭氧和光催化。然而，這些技術(shù)通常成本低，執(zhí)行復(fù)雜。在許多方法中，用吸附法從廢水除去顏色，重金屬，以及其他無機(jī)和有機(jī)污染物是最簡單的，擁有效果好和可較低成本的工藝之一。我們在幾種不同條件下進(jìn)行了對(duì)活性炭的鉻黑T吸附測試。通過UV-vis分光光度計(jì)使用534nm的波長測定鉻黑T水溶液濃度。

　　pH對(duì)活性炭吸附鉻黑T的影響：用3.00g·L-1活性炭懸浮于含有500mg·L-1鉻黑T的50mL溶液的8個(gè)燒杯中進(jìn)行pH效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，pH設(shè)定為2.0-12.0。將混合物在25℃的溫度下在振蕩器上平衡48小時(shí)。吸附后，用孔徑為0.45μm的聚醚砜膜過濾混合物，測定鉻黑T水溶液濃度。根據(jù)結(jié)果​​，我們確定了合適的pH值。

　　初始鉻黑T濃度對(duì)活性炭吸附的影響：用一系列鉻黑T水溶液(濃度：100.0-1200.0mg·L-1，體積：50mL)進(jìn)行初始鉻黑T濃度效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。將溶液的pH調(diào)節(jié)至合適，然后將溶液加入3.00g·L-1活性炭中，并將混合物在25℃的溫度下在振蕩器上平衡48小時(shí)，定期取水樣，測量鉻黑T水溶液的濃度，并計(jì)算吸附的鉻黑T量。

　　活性炭的吸附測試結(jié)果

　　圖3中的結(jié)果顯示pH在活性炭吸附鉻黑T染料中起重要作用。鑒于該溶液的pH可能會(huì)影響活性炭表面結(jié)合位點(diǎn)，表面電荷和化學(xué)狀態(tài)，如鉻黑T的電離程度，pH對(duì)吸附過程的影響是復(fù)雜的。在pH=2下獲得最高的鉻黑T去除率(98.63%)和高的吸附容量。當(dāng)pH值增加到4時(shí)，鉻黑T的去除和吸附能力降至最低，然后在pH6時(shí)增加到90.66%，最低鉻黑T去除率(68.74%)在pH9下發(fā)生。對(duì)于實(shí)際操作，強(qiáng)酸性條件和強(qiáng)堿性條件通常是不方便的，因此適度的pH值為6是最佳的。

　　圖3：pH對(duì)活性炭吸附鉻黑T的影響。

　　初始濃度對(duì)吸附和吸附等溫線的影響，增加吸附物的初始濃度可以提高其去除效率。因?yàn)槌跏紳舛忍峁┝藦?qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力，以克服水相和固體之間的傳質(zhì)阻力。在研究中發(fā)現(xiàn)了相同的趨勢。在圖4中，顯示了初始鉻黑T濃度對(duì)用活性炭的吸附過程的影響�？梢杂^察到，在早期階段，對(duì)于每個(gè)初始鉻黑T濃度，吸附速率最快。隨著活性炭表面上的結(jié)合位點(diǎn)逐漸被占據(jù)，由于吸附位點(diǎn)有限，鉻黑T去除率降低。

　　圖4：初始鉻黑T濃度對(duì)活性炭吸附的影響。

　　在本文內(nèi)容中，污水污泥被干燥并煅燒和活化后制成活性炭。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，由于均勻且豐富的微孔，所生產(chǎn)的活性炭具有多孔結(jié)構(gòu)和高比表面積。在生成的活性炭中形成碳的石墨狀結(jié)構(gòu)，并在其表面上形成豐富的官能團(tuán)制備的活性炭樣品用作從水中除去鉻黑T染料的吸附劑，并表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能。通過吸附等溫線，動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)化學(xué)活化可大大提高活性炭的吸附能力。增加鉻黑T的初始濃度可以提高活性炭的去除效率。的吸附能力也隨著溫度增加，具有較高吸附容量，大多是屬于多層吸附，涉及物理和化學(xué)過程。

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