改性活性炭对水中橙黄Ⅱ的吸附特征研究

摘要

随着染料与印染工业的发展，其生产的废水已成为当前最重要的水体污染源之一，但印染废水的脱色处理一直都是一个难题，方法虽多但都有各自的局限性。活性炭是一类具有发达孔隙结构、高比表面积的固体材料，由于在较宽范围内对吸附质的高效吸附且操作简便而被广泛用于水处理工业。在染料去除方面是一项很有前景的发展技术。
　　 本文以颗粒活性炭作为吸附剂，通过批式实验，研究了颗粒活性炭对水中阴离子型染料橙黄Ⅱ的吸附特征。结果表明：颗粒活性炭对浓度为200、300、400mg·L-1的橙黄Ⅱ染液吸附过程均遵循一级反应动力学模型dC/dt=-k(C-Ce)，参数k[min-1]分别为：0.0385、0.0203、0.0150；橙黄Ⅱ浓度随时间下降的平台稳定值Ce分别为5.52、11.54、23.53。Langmuir模型q=qmbCe/(1+bCe)可以很好的拟合橙黄Ⅱ的颗粒活性炭吸附过程，R2>0.9。pH和离子强度是橙黄Ⅱ的活性炭吸附的重要影响因素。在pH=2处，体系的饱和吸附容量值要高出pH=4～10体系中饱和吸附容量值达16％～27％。在pH=4～10范围，颗粒活性炭的饱和吸附容量较为接近，最大值高出最小值不超过9.2％。随着离子强度的增加，吸附效果可以得到一定程度的改善，用NaCl调节溶液的离子强度，在0～0.1mol·L-1时，饱和吸附量最大值高出最小值可达10.2％。
　　 通过硝酸溶液浸泡和微波高温改性制得1～6＃六种不同的活性炭，橙黄Ⅱ染液浓度分别为100～300mg·L-1。通过在特定离子强度和pH值下对橙黄Ⅱ的吸附行为探讨了改性条件对吸附的影响。当体系离子强度为0.001mol·L-1时，1～6＃六种活性炭的饱和吸附容量值分别为：13.28、12.22、15.04、14.30、11.73、16.66mg·g-1。六种活性炭的吸附能力从大到小的顺序为：6＃>3＃>4＃>1＃>2＃>5＃。当体系的pH=6时，1～6＃活性炭的饱和吸附容量分别为：12.91、12.24、13.33、13.70、12.00、14.88mg·g-1。即六种活性炭的吸附能力从大到小的顺序为：6＃>4＃>3＃>1＃2＃>5＃。5撑炭和6撑炭相比，孔隙结构类似、比表面积还略大，但吸附效果却相差24％～42％。说明比表面积和孔径孔容不能很好的表征活性炭对橙黄Ⅱ的吸附。表面含氧官能团的性质对吸附性能有着重要影响，六种活性炭总的含氧官能团比例大小顺序为：6＃(28.89％)>3＃(26.84％)>2＃(22.50％)>1＃(21.21％)>4＃(20.12％)>5＃(17.70％)。一般来说，活性炭中总的含氧基团数量越多，橙黄Ⅱ的活性炭吸附效果也就越好。