还原改性活性炭吸附染料废水及其吸附动力学

第14卷第8期2014年3月l671—1815(2014)08·0090·05科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringVo1．14No．8Mar．2014⑥2014Sci．Tech．Engrg．环境科学还原改性活性炭吸附染料废水及其吸附动力学刘斌马叶顾洁姚斐周建斌(化学工程学院，材料科学与工程学院，南京林业大学，南京210037)摘要采用高温氮气、氨水还原改性椰壳活性炭，以增强活性炭表面的非极性。通过BET(BrunauerEunett，Teller)比表面积、孔径分布、元素分析、兀’．IR，零电荷点(pH)等对改性活性炭的孔结构和表面化学性质进行表征。采用静态吸附实验研究了改性活性炭对染料废水的吸附性能。结果表明活性炭通过高温氮气、氨水还原改性能够提高活性炭的表面极性；；并且能够增加活性炭孔数量提高比表面积。500℃氮气氛围和15％氨水还原改性，活性炭的非极性吸附得到显著提高，比原料炭的脱色率提高了22．7％、19．1％；COD的去除率达到96．9％，96．3％。动力学研究表明，改性活性炭对染料废水的吸附符合准二级动力学模型。关键词活性炭改性表征脱色率动力学中图法分类号X703；文献标志码A2010年中国的染料产量达到75．6万t，占世界染料总量的60％，位居世界首位j。染料的应用范围非常广泛，涉及到国民经济的各个领域，应用量也非常巨大。印染工业在生产过程中，产生的染料废水的污染较为严重。印染工业用水量多，其中废水量约为总用量的80％_2J。印染废水的成分复杂、水质变化大、色度深、浓度大、处理困难。常用的处理方法主要有氧化_3j、吸附、絮凝J、生物降解等，其中吸附法是利用吸附剂对废水中污染物进行吸附而去除。以活性炭为吸附剂，处理染料废水在国内外都有研究'，而用特种改性后的活性炭处理染料废水的是未来的发展方向。随着人们的环保意识正在不断增强以及国家相关法律法规在不断健全，排放废水的污染指标也将逐渐严格。因此，找到一条更为有效的对印染废水处理的方法，对于解决印染企业的污染、保护生态环境具有十分重要的现实意义。以粉末状活性炭为吸附剂，以品红染料作为吸附质，分析不同改性方法对活性炭孔结构和表面化学性质的影响，研究不同还原改性方法改性后的活性炭对高浓度染料废水脱色性能及吸附动力学，为2013年1O月15日收到国家重点基础研究发展计划(973)项目(2010CB732205)、国家科技支撑计划项目(2012BAD30BOO)、林业公益性行业科研专项项目(201304611)资助第一作者简介：刘斌(1989一)，男，内蒙古呼和浩特人，硕士研究生。通信作者简介，周建斌(1965一)，男，教授，博士，博士生导师。研究方向：炭材料。E—mail：liubin_nj@163．COrn。处理染料废水的处理提供一个方法。1实验部分1．1试剂与仪器仪器：南大仪器厂高温管式炉OTL1200，德国VarioE1Cube元素分析仪，美国康塔QIO比表面积测定仪；上海精科722N型可见分光光度计，美国Nicolet-380型傅里叶红外光谱仪。试剂：碱性品红(分析纯)，天津市化学试剂研究所；氨水(分析纯)，上海中试化工总公司；椰壳活性炭(市售)。1．2活性炭改性1．2．1原料处理实验前先将活性炭用蒸馏水清洗表面灰尘及杂质，过滤，至105～110℃烘箱中烘干至质量恒定。存放于广口瓶中密闭备用，实验前使用粉碎机将椰壳炭粉碎成200目的颗粒，标记为AC。1．2．2高温氮气还原改性取三份等量活性炭，在流速为400mL／minN氛围下分别于500、600、700℃下焙烧4h，即得到不同温度下改性的活性炭。分别标记为Ac00，AC—600，AC—700。1．2．3氨水还原改性取三份等量活性炭，置于125mL三口烧瓶中，按1：10比例加入一定体积质量分数为5％、10％、15％的氨水。在65℃下，回流反应4h。反应结束后，用去离子水反复洗涤活性炭至滤液为中性，最后将表面改性后的活性炭烘干，即制得3种不同浓度氨水改性的活性炭。分别标记为AC-N5，AC—N10，8期刘斌，等：还原改性活性炭吸附染料废水及其吸附动力学91AC-N15。1．3活性炭结构表征比表面积和孔容采用美国康塔公司生产的Q10型孔隙比表面积分析仪上进行分析，元素分析采用德国VarioE1Cube元素分析仪测定，FT．IR表征在美国生产的Nicolet-380型傅里叶红外光谱上进行。活性炭零点电荷pH。的测定，采用酸碱电位滴定法测定。1．4吸附实验将一定量的活性炭与染料废水放人锥形瓶中，然后置人恒温振荡箱，在25℃下振荡达到吸附平衡。由于品红浓度与其最大吸收波长(A=543nm)有很好的线性相关性这一特点，采用紫外分光光度法测定吸附后品红溶液的浓度。由活性炭吸附前后溶液浓度的变化