玉米芯基活性炭吸附去除水中重金属的实验及机理研究

收稿日期:２０１６－１０－１４基金项目:中央高校基本科研业务费青年教师科研启动资金资助项目(Ｎ１５０１０３００２).作者简介:赵研(１９８３－)ꎬ男ꎬ辽宁沈阳人ꎬ东北大学讲师ꎬ博士ꎻ姜彬慧(１９６２－)ꎬ女ꎬ辽宁沈阳人ꎬ东北大学教授.第３９卷第３期２０１８年３月东北大学学报(自然科学版)ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ)Ｖｏｌ.３９ꎬＮｏ.３Ｍａｒ.２０１８ｄｏｉ:１０.１２０６８/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－３０２６.２０１８.０３.０２７玉米芯基活性炭吸附去除水中重金属的实验及机理研究赵研ꎬ郎朗ꎬ姜彬慧ꎬ邓烁(东北大学资源与土木工程学院ꎬ辽宁沈阳１１０８１９)摘要:运用农作物废弃物玉米芯为原料ꎬ通过马弗炉在不同工艺条件下碳化制备玉米芯基活性炭ꎬ考察了其对锌、锰和铅三种重金属的吸附性能ꎬ并利用傅里叶红外光谱、扫描电镜(ＳＥＭ及ＥＤＳ)等手段研究了其吸附重金属锌的机理ꎬ并对吸附后的吸附剂进行解吸实验.实验结果表明ꎬ合适工艺下生产的玉米芯基活性炭对水中锌离子有极高的吸附率ꎬ吸附动力学行为符合准二级动力学方程ꎻ对玉米芯基活性炭的解吸ꎬ酸解吸法比电场干预解吸法能取得更好的效果.初步判断玉米芯基活性炭可用于吸附重金属ꎬ是一种低成本吸附剂.关键词:玉米芯ꎻ锌离子ꎻ吸附ꎻ吸附机理ꎻ解吸中图分类号:Ｘ５２２文献标志码:Ａ文章编号:１００５－３０２６(２０１８)０３－０４４１－０５ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄＭｅｃｈａｎｉｓｔｉｃＳｔｕｄｙｏｎＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄＲｅｍｏｖａｌｏｆＨｅａｖｙＭｅｔａｌｓｉｎＷａｔｅｒｂｙＣｏｒｎｃｏｂ￣ＢａｓｅｄＡｃｔｉｖａｔｅｄＣａｒｂｏｎＺＨＡＯＹａｎꎬＬＡＮＧＬａｎｇꎬＪＩＡＮＧＢｉｎ￣ｈｕｉꎬＤＥＮＧＳｈｕｏ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓ＆ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１０８１９ꎬＣｈｉｎａ.Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ:ＪＩＡＮＧＢｉｎ￣ｈｕｉꎬｐｒｏｆｅｓｓｏｒꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｊｉａｎｇｂｉｎｈｕｉ＠ｍａｉｌ.ｎｅｕ.ｅｄｕ.ｃｎ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｃｏｒｎｃｏｂ￣ｂａｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｈｅｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈｍｕｆｆｌｅｆｕｒｎａｃｅｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬａｎｄｔｈｅｃｏｒｎｃｏｂｏｆｗａｓｔｅｄｃｒｏｐｓｗａｓｕｓｅｄａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌ.ＴｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｏｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓꎬｓｕｃｈａｓＺｎꎬＭｎａｎｄＰｂꎬｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄꎬａｎｄｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｃｏｒｎｃｏｂ￣ｂａｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｆｏｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｚｉｎｃｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ(ＦＴＩＲ)ａｎｄｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ(ＳＥＭａｎｄＥＤＳ).Ｔｈｅｎｔｈｅｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅａｄｓｏｒｂｅｎｔａｆｔｅｒａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｒｎｃｏｂ￣ｂａｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｐｒｅｐａｒｅｄｂｙａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓａｖｅｒｙｈｉｇｈａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｒａｔｅｆｏｒｚｉｎｃｉｏｎｓｉｎｗａｔｅｒꎬｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｋｉｎｅｔｉｃｂｅｈａｖｉｏｒａｃｃｏｒｄｓｗｉｔｈｔｈｅｑｕａｓｉ￣ｓｅｃｏｎｄｏｒｄｅｒｋｉｎｅｔｉｃｓｅｑｕａｔｉｏｎ.Ｆｏｒｔｈｅｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｃｏｒｎｃｏｂ￣ｂａｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎꎬｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｃｉｄｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ.Ｔｈｅｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｉｓｔｈａｔｔｈｅｃｏｒｎｃｏｂ￣ｂａｓｅｄａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒａｂｓｏｒｂｉｎｇｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓａｎｄｉｓａｋｉｎｄｏｆｌｏｗ￣ｃｏｓｔａｄｓｏｒｂｅｎｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｏｒｎｃｏｂꎻｚｉｎｃｉｏｎꎻａｄｓｏｒｐｔｉｏｎꎻａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍꎻｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ随着工业的迅速发展ꎬ工业生产制造了越来越多的含重金属污水ꎬ而与之相对应的环境处理工艺仍难以让人满意ꎬ大量含重金属污水直接排入自然环境ꎬ诸多河流、湖泊、土壤中的重金属含量高于限值ꎬ威胁人体