改性ACF对重金属离子的动态吸附研究

摘要

活性炭纤维（ACF）具有独特的孔结构和表面化学性质，对重金属离子有高效快速的吸附性能，为了进一步提高其吸附能力，采用氧化、磺化和碱化处理等方法对毡状ACF进行了表面化学改性，分别采用静态和动态方法研究ACF改性前后对单一重金属离子和混合重金属离子的吸附性能，并进行了ACF的再生实验研究。 经氧化、磺化和碱化处理制得了各种毡状改性ACF，通过Boehm滴定、氮吸附脱附等温线和红外光谱分析研究改性前后的ACF。结果表明，与原样ACF相比，氧化ACF表面酸性基团含量增加了289％，磺化ACF表面酸性基团含量增加了322％。孔隙结构分析表明，氧化ACF经碱化处理的样品（ACF-O-Na）比表面积和孔容比ACF原样降低了约38％，其余改性ACF（氧化ACF、磺化ACF、磺化后碱化ACF）与原样ACF相比，微孔破坏较小，中孔含量有所增加，比表面积和孔容等变化均不太大。 采用静态法研究ACF及改性ACF对重金属离子的吸附性能。结果表明，改性ACF对重金属离子的吸附能力均比原样ACF提高了，ACF的饱和吸附量为79mgPb<'2+>／gACF，而氧化ACF、磺化ACF、氧化后碱化ACF和磺化后碱化ACF对铅离子的饱和吸附量分别可以达到102mg／g、109mg／g、361mg／g和240mg／g。比表面积等孔结构参数不是影响各种ACF吸附重金属离子能力的主导因素。混合离子的吸附竞争系数曲线表明，pb<'2+>和Cu<'2+>混合体系中pb<'2+>—Cu<'2+>表现为拮抗吸附效应，pb<'2+>和Cd<'2+>混合体系中pb<'2+>—Cd<'2+>则表现了更显著的拮抗吸附效应。ACF对pb<'2+>吸附选择性优于Cu<'2+>和Cd<'2+>。 采用自制升流式单床吸附柱动态吸附装置研究各种ACF对重金属离子的动态吸附性能。结果表明，穿透曲线的形状及穿透时间强烈依赖实验条件，在其他实验条件不变的情况下，流速越大，进水浓度越大，吸附剂（ACF）用量越少，吸附柱穿透加快。无论从吸附容量还是从达标出水方面来看，改性ACF都优于未改性的ACF。其中ACF-O-Na效果最佳，在样品填充量为0.5g、进水浓度19mg几及流速15mL／min条件下，其饱和吸附量为206.7mgPb<'2+>／gACF，而原样ACF为19.2mgPb<'2+>／gACF。相同ACF吸附剂对铅离子的吸附能力强于铜离子和镉离子，与静态吸附相一致。饱和吸附的ACF-O-Na样品再生后进行动态吸附研究表明，再生三次后吸附效率达到90％以上，仍保持良好的吸附性能。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

2ACF的改性及结构表征

3ACF及改性ACF对重金属离子的静态吸附研究

4ACF及改性ACF对重金属离子的动态吸附研究

5改性ACF的再生研究

6结论

致谢

参考文献