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活性炭改性表面以增强镍吸附性能
文章作者:韩研网络部 更新时间:2019-5-30 15:38:57

  镍通常用于精炼,电镀和焊接工业,并且在这种用镍工业中溶液引起泄漏或者处理不当造成环境污染。由于经常接触镍和镍化合物,会对生物造成各种问题,因为镍具致突变性。虽然镍有很多危害,但其化合物的生产至关重要,所以需要研究减少镍从废物流中输入环境的方法。这次研究我们采用简单碳化法从椰壳中制备的活性炭被不同的氧化剂氧化,即过氧化氢,过硫酸铵和硝酸等。通过Boehm和电位滴定和IR光谱表征未氧化和氧化后活性炭的表面。测试制备的活性炭通过间歇模式吸附实验从水溶液中除去镍离子的能力。氧化增加了活性炭上的表面酸性基团,从而使活性炭对镍的亲和力增加。

  虽然有很多种物理化学处理并成功地用于从污染的废水中去除镍等重金属。但是活性炭吸附一直是从水中去除重金属离子的有前途的技术。尽管活性炭的去除效率主要取决于活性炭的孔结构和总表面积,但表面的化学性质(表面官能团的性质和密度)在去除离子或极性物质中是至关重要的。

  活性炭吸附剂的制成

  选择椰壳为活性炭的原料,通过在马弗炉中在400℃的温度下将椰壳碳化1小时来制备碳化料。将其研磨,筛分得到尺寸为150-250μm的颗粒。用双蒸水洗涤,最后在120℃的空气烘箱中干燥过夜,以备进一步使用。经过浓硝酸,过氧化氢和过硫酸铵氧化制成活性炭。在反应时间之后,分离活性炭并洗涤几天来除去过量的试剂。

  活性炭表面的化学特征

  通过Boehm滴定法评估制备的活性炭用于测定酸性和碱性官能团。酸性位点通过用NaOH滴定和碱性位点用HCl测定。进行电位滴定以发现表面酸度常数和零点电荷pH值pHZPC。活性炭的阳离子交换容量由它们从水溶液中交换复合物的能力决定。

  批量吸附实验

  对于平衡吸附研究,将50mL含有镍的合成废水与所需量的活性炭混合,将浆液在机械振荡器中振荡2小时,并使用滤纸过滤。然后分析过滤的样品的未吸附的镍浓度。用HCl或稀HNO3稀释进行pH调节。使用具有组合玻璃和甘汞电极的pH计。吸附容量每克吸附剂加载的金属离子来计算。

  化学表征结果

  选择用于改性活性炭表面的试剂都是氧化剂,目的是增加表面官能团的密度。从改性活性炭的化学表征结果可以看出,该任务成功实现。从图1中可以看出,从活性炭和几种氧化的活性炭动的酸度以相同的顺序增加。酸度增加是由于存在羧基,酚类等酸性基团。

  图1:氧化对活性炭表面电荷的影响。

  活性炭对镍的吸附

  用活性炭和改性活性炭进行平衡吸附实验,以评估它们使用合成的镍废水从水性介质中除去二价镍的能力。通过用0.1g活性炭与50mL浓度范围为10mg/L至250mg/L的Ni(II)溶液平衡进行实验,结果显示在图2中。活性炭的每克吸附容量值按以下顺序增加:活性炭>过氧化氢>硫酸铵>浓硝酸。氧化活性炭的容量增加是由于存在大量酸性基团,其可以与水溶液中存在的阳离子镍交换它们的质子。

  图2:镍在活性炭上的吸附等温线。

  通过pH变化研究进一步证实了表面基团在除去镍中的作用。吸附受pH的强烈影响,如图3所示。对于高于该pH的Ni(II)沉淀物,仅在pH值为7时进行研究。在高pH下较高的吸附能力是由于氧化活性炭的表面官能团离子化,导致对带正电的Ni 2+离子具有更大的保持力。

  图3:pH对活性炭吸附镍的影响。

  通过使用过氧化氢,过硫酸铵和硝酸改性活性炭显着提高了镍的保留性。通过硝酸改性,活性炭的最大吸附容量增加到30%。镍在氧化的活性炭上的吸附程度的增加是由于在氧化过程中产生的表面酸性基团。

文章标签:椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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