紙漿，紡織，印刷，塑料和化學(xué)工業(yè)非法排放造成的水污染對(duì)環(huán)境危害很大，在這些工業(yè)廢水中廣泛存在各種染料和顏料。孔雀石綠是一種常用的陽(yáng)離子染料，用于現(xiàn)代印染，以及針對(duì)性的水產(chǎn)養(yǎng)殖。但是它難以在環(huán)境中自然降解，而且對(duì)環(huán)境有害所以需要去除。但是普通的吸附材料去除效果不太好，我們開發(fā)了一種易于合成的可回收磁性活性炭復(fù)合材料，該復(fù)合材料使用活性炭負(fù)載鐵基金屬制成，可用于從水溶液中吸附和去除孔雀石綠。下面我們來測(cè)活性炭的性能。

　　鐵基原料和制成的活性炭表征

　　合成的鐵基原料和活性炭通過SEM，氮吸附-脫附。通過SEM表征鐵基材料(圖1A)和退火磁性活性炭(圖1B)的形態(tài)。活性炭的尺寸大于鐵基原料納米晶體，表明鐵納米晶體的結(jié)構(gòu)在熱解過程中被破壞并重結(jié)晶。同時(shí)，高分辨率透射電子顯微鏡圖像進(jìn)一步證實(shí)了活性炭顆粒的形成，并顯示了活性炭顆粒的微觀結(jié)構(gòu)。在圖1C中，活性炭顆粒呈現(xiàn)出具有鐵納米顆粒嵌入在光場(chǎng)對(duì)比的不同碳層中，表明碳層是通過破壞先前框架的有機(jī)鏈接而產(chǎn)生的。同時(shí)，鐵簇在熱解過程中被氧化，這有助于活性炭的磁性。從圖1D可以推斷，鐵納米顆粒在結(jié)構(gòu)上是均勻的，具有晶格條紋。

　　圖1：鐵材料(A)和活性炭(B)的SEM圖像，活性炭的高分辨率透射電子顯微鏡圖像(C和D)。

　　活性炭對(duì)孔雀石綠的吸附實(shí)驗(yàn)

　　將制備的活性炭用作吸附孔雀石綠的吸附劑。批量實(shí)驗(yàn)在10mL小瓶中操作。在超聲波處理下將活性炭(10.0±0.2mg)分散在孔雀石綠溶液(各5mL，濃度為25-300mg L-1)中10秒，然后在培養(yǎng)箱振蕩器中進(jìn)行。用化學(xué)試劑將孔雀石綠溶液pH預(yù)先調(diào)節(jié)至3-9。吸附在黑暗中進(jìn)行，并且使用永磁體以不規(guī)則的時(shí)間間隔方便地分離上清液用于動(dòng)力學(xué)研究。為了研究在不同溫度(25-50℃)下的熱力學(xué)平衡，通過保持孔雀石綠的吸附靜態(tài)方法60小時(shí)。不添加活性炭的對(duì)照實(shí)驗(yàn)在相同條件下進(jìn)行。所有批次實(shí)驗(yàn)一式三份進(jìn)行。所有的樣品立即使用永磁體分離，并且孔雀石綠在上清液的吸光度通過UV分光光度計(jì)。為了探索活性炭的再生，進(jìn)行了解吸實(shí)驗(yàn)。吸附孔雀石綠滿載的活性炭(10.0mg)用不同的有機(jī)溶劑如丙酮，乙醇和乙腈在超聲條件下洗脫60分鐘，并且使用5mL溶劑兩次用于再生吸附劑。

　　離子強(qiáng)度的影響

　　染料廢水含有各種鹽類和金屬離子，影響活性炭的吸附效率。在圖2中可以觀察到孔雀石綠對(duì)活性炭的吸附能力受鹽濃度的顯著影響。當(dāng)NaCl濃度為0.02mol L-1時(shí)，吸附容量意外降低。然而，在將鹽濃度增加到0.10mol L-1的同時(shí)，這種負(fù)面影響將變得可以忽略不計(jì)。如上所述，靜電相互作用可能在吸附過程中起關(guān)鍵作用。

　　圖2：離子強(qiáng)度的影響。

　　再生和重復(fù)使用活性炭

　　活性炭的回收和再利用是在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮的關(guān)鍵因素。因此，我們調(diào)查了活性炭的恢復(fù)和可重用性。通過外部磁體很容易將活性炭與水溶液分離(圖3A和B)。通過使用乙腈，乙醇和丙酮作為洗脫液輔助超聲來再生裝載孔雀石綠的活性炭。乙腈的解吸效率優(yōu)于乙醇和丙酮，解吸效率分別為90.2%，35.7%和71.3%(見圖3C)�；钚蕴吭诮馕�和再生后是穩(wěn)定的。此外，六個(gè)循環(huán)后沒有明顯的吸附效率損失(圖3D)。對(duì)活性炭的快速吸附，大吸附容量和良好的可重復(fù)使用性促使我們研究其實(shí)際應(yīng)用。將活性炭分散在含有加標(biāo)孔雀石綠(25mg L-1)的廢水中。在用外部磁體快速吸附和分離活性炭后獲得澄清的上清液(圖3A和B)。結(jié)果表明，活性炭是一種經(jīng)濟(jì)有效的高性能吸附劑，用于孔雀石綠吸附和去除廢水。

　　圖3：未加標(biāo)(A)和加標(biāo)(B)孔雀石綠廢水中活性炭吸附性能的照片，解吸溶液(C)的影響和活性炭的可重復(fù)使用性(D)。

　　通過 鐵基材料的熱解合成的活性炭，并用作有效且可回收的吸附劑以從水中除去孔雀石綠。吸附動(dòng)力學(xué)符合偽二級(jí)模型。吸附是自發(fā)的，吸熱和有利的。吸附進(jìn)行得很快并且表現(xiàn)出大的吸附容量和優(yōu)異的可重復(fù)使用性，這使得它有利于從水溶液中實(shí)際除去孔雀石綠。

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