孔结构对活性炭吸附水溶液中铅离子的影响

1956物理化学学~E(WuliHuaxueXuebao1ActaP．-Chim．Sin．2015，31(10)，1956—1962October[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201508212www．whxb．pku．edu．cn孔结构对活性炭吸附水溶液中铅离子的影响杨洁扬黄张根韩小金景文曾泽泉(中国科学院山西煤炭化学研究所，煤转化国家重点实验室，太原030001)摘要：选取三种表面化学性质相近的活性炭(AC)，通过等温吸附实验考察活性炭对水溶液中铅离子的吸附性能，利用扫描电子显微镜(SEM)观察活性炭的表面微观形貌，通过低温(77K)液氮吸附测定活性炭的比表面积和孔容，并分别以密度泛函理论(OFT)~1]Barrett-Joyne卜Halenda(BJH)法计算微孔和中孔的孔径分布．结果表明：选用的三种活性炭AC1、AC2、AC3在比表面积和总孔容上呈依次下降的趋势，但表面开放孔均匀分布的AC2，具有最高的饱和吸附量，孔结构类似颗粒堆积孔的AC3，具有与表面开放孔分布集中的ACl相近的饱和吸附量：通过对孔结构与吸附量的关联分析可知，在活性炭吸附铅离子的过程中，0．4—0．6nm的孔是有效吸附孔，10．5—20．6am、20．6—55．6am、5．2—10．5nm三个区间的孔则会对吸附产生阻碍作用．关键词：活性炭：孔结构；吸附：铅离子中图分类号：0647EfectofActivatedCarbonPoreStructureontheAdsorptionofPb(11)fromAqueousSolutionYANGJie—YangHUANGZhang—GenHANXiao—JinJINGWenZENGZe—Quan(StateKeyLaboratoryofCoalConversion,InstituteofCoalChemistry,ChineseAcademyofSciences,Taiman030001．P．R．China)Abstract：Pb(11)adsorptionbythreeactivatedcarbons(ACs)withsimilarSUrfacechemistrybutdiferentporedistributionswasinvestigatedbyisothermaIadsorptionexperiments．TheACswerecharacterizedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)andN2adsorptionat77K，whilethemicroporeandmesoporesizedistributionswereobtainedfromthedensityfunctionaItheory(DFT)andtheBarrett-Joyner—Halenda(BJH)method，respectively．ThespecificsurfaceareaandtotaIvolumewererankedinorderofAC1，AC2，andAC3．TheAC2samplehadauniformdistributionofopenporesontheSUrfaceandthehighestsaturatingadsorptioncapacity，WhilethecapacityofAC3，whichhadmoreaggregatedpores，wassimilartothatofAC1，whichhadaconcentrateddistributionofopenporesontheSUrface．Acorrelationanalysisofporestructureandadsorptioncapacityindicatedthatporeswithdiametersintherangeof0．4—0．6nmwerefavorableforPb(11)adsorption，whereasporeswithdiametersintherangesof10．5—20．6nm，20．6—55．6nm，and5．2-10．5nmhadanadverseefect．KeyWords：Activatedcarbon；Porestructure；Adsorption；Pb(11)1引言重金属不能像有机物那样通过生物降解转化为无害的物质，且会在生物体内累积并通过食物链产生放大效应．铅作为三种重金属环境激素类物质(铅、汞、镉)之一，广泛存在于蓄电池生产、电镀、采矿等工业领域的排放废水中．过量的铅，会对人体的神经、造血、消化等多个系统产生危害作用，并影响机体正常的生理活动．因此，对含铅废水的处理一直是环境污染控制领域工作者的关注点．Received：July