熱活化鋸末熱解炭對(duì)水體中染料和重金屬離子的吸附研究.pdf

1、近年來，包括染料、重金屬離子在內(nèi)的廢水污染引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。尋找簡(jiǎn)單易行，高效的水處理方法成為研究的熱點(diǎn)，吸附法在水處理領(lǐng)域引起越來越多的關(guān)注。
　　 本研究以鋸末熱解炭(PC)為吸附劑，通過馬弗爐熱活化得到有良好吸附性能的活化鋸末熱解炭(TPC)，并采用掃描電鏡、紅外光譜分析、X-射線粉末衍射分析、X-射線熒光分析和BET比表面積測(cè)試以及等電點(diǎn)對(duì)熱活化前后的PC進(jìn)行表征。通過單因素實(shí)驗(yàn)考察了溶液初始濃度、吸附劑用量、溶液p

2、H值、鹽濃度、吸附時(shí)間、吸附溫度等對(duì)TPC吸附染料結(jié)晶紫(CV)、孔雀石綠(MG)和中性紅(NR)以及重金屬離子Cu2+和Cd2+性能的影響;并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合以及吸附等溫線和吸附動(dòng)力學(xué)分析;對(duì)TPC吸附中性紅、Cu2+和Cd2+雙組份共存體系也進(jìn)行研究。主要研究結(jié)論如下:
　　 1、通過表征可知，與PC相比，TPC具有疏松的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和粗糙的表面，以及其比表面積也增大許多。
　　 2、TPC對(duì)CV、MG和NR吸附性能研

3、究。隨著溶液pH值、溶液初始濃度和時(shí)間的增加，TPC對(duì)單一體系下的CV、MG和NR三種染料的吸附量增加。再生實(shí)驗(yàn)表明0.1mol.L-1的NaOH溶液作為脫附劑時(shí)的再生效果明顯優(yōu)于其它溶液，三次循環(huán)之后，再生率仍維持在90％以上;CV、MG和NR三種染料的吸附過程符合Langmuir、Redlich-Peterson、Dubinin-Radushkevich以及Koble-Corrigan吸附等溫模型;熱力學(xué)方程計(jì)算表明:TPC對(duì)CV、

4、MG和NR三種染料的吸附是吸熱、熵增、自發(fā)的過程;準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Elovich方程和雙常數(shù)方程以及粒子擴(kuò)散模型可以較好的描述TPC吸附三種染料的吸附動(dòng)力學(xué)過程。以上結(jié)果表明TPC可作為染料的吸附劑。
　　 3、TPC對(duì)Cu2+和Cd2+吸附性能研究。結(jié)果表明吸附劑用量、溶液pH值、溶液初始濃度和時(shí)間等因素對(duì)吸附過程影響較大。再生實(shí)驗(yàn)表明:0.5mol·L-1的HNO3溶液作為脫附劑時(shí)的再生效果明顯優(yōu)于0.1mol·L-1的H

5、NO3溶液，三次循環(huán)之后，再生率仍維持在80％以上;TPC對(duì)Cu2+和Cd2+的吸附過程符合Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson和Koble-Corrigan吸附等溫模型;熱力學(xué)方程計(jì)算表明:TPC對(duì)Cu2+和Cd2+的吸附是吸熱、熵增、自發(fā)的過程;TPC吸附Cu2+和Cd2+的吸附動(dòng)力學(xué)過程適合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Elovich方程和雙常數(shù)方程以及粒子擴(kuò)散模型。以上結(jié)果可以看出TPC可以作為重金屬離子

6、的吸附劑。
　　 4、TPC對(duì)NR、Cu2+和Cd2+雙組份共存體系的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)雙組份吸附體系中，TPC吸附三種吸附質(zhì)的吸附等溫線均能較好的符合Langmuir吸附等溫式。對(duì)其動(dòng)力學(xué)分析可知:Elovich方程以及粒子擴(kuò)散模型可以較好的描述競(jìng)爭(zhēng)體系的吸附過程。從競(jìng)爭(zhēng)吸附的選擇性來看，TPC對(duì)三種吸附質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)吸附能力從大到小依次為:Cu2+＞NR＞Cd2+。
　　 綜上所述，TPC對(duì)染料和重金屬離子的吸附性能良好，廉價(jià)