改性活性炭纤维对重金属离子的动态吸附研究_肖乐勤

环境工程2011年第29卷增刊改性活性炭纤维对重金属离子的动态吸附研究肖乐勤陈霜艳周伟良(南京理工大学化工学院,南京210094)摘要:研究了活性碳纤维ACF及经氧化及碱化改性后的活性碳纤维对重金属离子的动态吸附,采用Boehm滴定、比表面积及孔隙分析等方法表征了改性前后ACF的表面结构和表面化学性质。考察了流速、浓度、吸附剂用量及吸附剂类型对吸附效率的影响。结果表明:低浓度、低流速、低吸附剂(ACF)用量,均有利于ACF对重金属离子的吸附;改性后的ACF在吸附容量及穿透时间上均优于未改性的ACF,以经碱化改性ACF的效果最佳,其饱和吸附量为225.62mg/g,是未改性ACF饱和吸附量55.42mg/g的4倍。在混合离子的吸附中,对铅离子的吸附能力强于铜离子和镉离子。关键词:活性碳纤维;动态吸附;重金属离子THEDYNAMICADSORPTIONOFHEAVYMETALSBYMODIFIEDACTIVATEDCARBONFIBERXiaoLeqinChenShuangyanZhouWeiliang(SchoolofChemistryEngineering,NanjingUni.ofSci.&Tech.,Nanjing210094,China)Abstract:Thisarticlestudiedthedynamicadsorptionofheavymetalsbyactivatedcarbonfiber(ACF)andmodifiedactivatedcarbonfiber.TheacidicgroupofACFsurfacewasidentifiedwithBoehmtitration,specificsurfaceareaandporestructures,whichwerecharacterizedbythenitrogenadsorptionisothermatliquidnitro-gentemperature.Parameters,suchasflowrate,concentration,massandtypeofACFwerestudied.Itwasfoundthatlowflowrate,lowconcentrationandfewmassofACFwerepropitioustoadsorptionofheavymet-als,thesaturationadsorptioncapacityandthebreakthroughtimeadvancednotablywithmodification,especial-lyisACF-O-Na,thesaturationadsorptioncapacityincreasednotablywithmodificationfrom55.42mg/gto225.62mg/g,theadsorptioncapacityofthePb2+ismorethantheadsorptioncapacityoftheCu2+andCr2+intheadsorptionofmixedion.Keywords:activatedcarbonfiber;dynamicadsorption;heavymetalion0引言随着电镀、制革、染料、冶金、采矿等产业的发展,进入环境中的重金属离子越来越多,这些重金属离子会同水体或土壤中的有机质发生物理或化学作用而被固定、富集,从而影响它们在环境中的形态、迁移、转化和毒性[1]。因此,重金属污染越来越引起人们的关注,治理和回收重金属也已成为一个热点课题。目前工业含重金属离子废水主要采用化学沉淀法和离子交换法。化学沉淀法在处理过程中产生大量污泥,易造成二次污染。离子交换法费用较高,且再生存在一定的困难。另外,液膜法和生物吸附法是新兴的处理方法,但技术还不够成熟。活性碳纤维(ActivatedCarbonFiber,ACF)是20世纪70年代发展起来的一种新型、高效、多功能吸附材料,具有大比表面积(1000～3000m2/g)和丰富的微孔,同时具有比粒状活性碳更大的吸附容量和更快的吸附动力学性能[2],是继粉状活性炭和粒状活性碳之后的第三代产品,是随着炭纤维工业发展起来的一种新型炭材料[3]。魏凤玉等[4]用活性碳纤维吸附法处理环氧树脂生产废水,确定了吸附等温线和穿透曲线,当吸附剂质量浓度为0.1%,废水的pH为1,在室温下吸附60min时,废水COD去除率达70%。蔡健等[5]分别用HNO3、H2O2、NH3-NH4Cl对活性炭纤维进行表面改性,并考察了其对甲醛的吸附,通过动态吸附试验后发现经H2O2改性的ACF对甲醛的吸附最佳。张兵等[6]研究了ACF填充床对水中苯和氯苯的动态吸附性能,表明填充床的突破曲线和突破时间强烈依赖于实验条件:进料浓度和