活性炭明膠復合材料(liao)吸附鉛(qian)離子(zi)

　　活性炭(tan)明膠復合材(cai)料(liao)吸附鉛(qian)離子、農(nong)化工、采礦、金(jin)屬加工等工業在(zai)環(huan)境中釋放(fang)過量鉛(qian)離子，對人類(lei)和動物有害。因(yin)此(ci)，在(zai)將含鉛(qian)廢(fei)水排放(fang)到環(huan)境中之前，有必要對其進行(xing)處理。由于活性炭(tan)具有多孔(kong)結構、非常高的(de)表面積、高容量和高吸附率(lv)，因(yin)此(ci)活性炭(tan)對重金(jin)屬離子的(de)吸附性能(neng)得(de)到了廣泛的(de)應用。

　　本期介紹了(le)從(cong)水溶液和實(shi)際廢(fei)水樣品(pin)中吸(xi)附污染物(wu)的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)和明(ming)膠的(de)組(zu)合。明(ming)膠是一種(zhong)(zhong)來自各種(zhong)(zhong)動(dong)物(wu)副產品(pin)的(de)可生物(wu)降解聚合物(wu)膠原蛋白(bai)。*近(jin)，活(huo)性(xing)炭(tan)明(ming)膠復(fu)合材料是由(you)動(dong)物(wu)組(zu)織的(de)蛋白(bai)質和粉末活(huo)性(xing)炭(tan)制成(cheng)的(de)，鉛離(li)子(zi)的(de)吸(xi)附是通過增加活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)量和比例來研(yan)究的(de)。批量平衡和動(dong)力學量平衡和動(dong)力學實(shi)驗。此外，還研(yan)究了(le)活(huo)性(xing)炭(tan)明(ming)膠復(fu)合材料從(cong)水溶液中去除鉛離(li)子(zi)的(de)吸(xi)附行為(wei)。

　　實驗測試中(zhong)的幾(ji)種(zhong)方法

　　一、批量(liang)動(dong)力(li)學(xue)實驗。

　　在500毫克升(sheng)濃(nong)(nong)度(du)-1的鉛離子(zi)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中進行(xing)動(dong)力學(xue)實(shi)驗(yan)。通過(guo)使(shi)用0.1M HCl和NaOH鉛溶(rong)液(ye)(ye)(ye)的初始溶(rong)液(ye)(ye)(ye)pH調(diao)節(jie)至5.5。將(jiang)0.15g添加活性炭(tan)明膠(jiao)復合材料，含50種ml在連(lian)續(xu)搖動(dong)鉛離子(zi)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)的容器中。用注(zhu)射器取出預定時間隔的1ml鉛濃(nong)(nong)度(du)通過(guo)原子(zi)吸收分光光度(du)法分析溶(rong)液(ye)(ye)(ye)樣品(pin)。

　　二、批量平衡實驗(yan)。

　　對接觸時間、鉛離子初始濃度(du)、活性(xing)炭明膠(jiao)材(cai)料用(yong)量(liang)和溶液(ye)進行批量(liang)平(ping)衡試驗，獲(huo)得平(ping)衡等溫(wen)線pH。將0.15g添加活性(xing)炭明膠(jiao)復合材(cai)料50種ml將混合物放入旋轉(zhuan)振蕩(dang)器中24小時。然(ran)后分(fen)析上清(qing)液(ye)的(de)鉛離子濃度(du)。所有實驗一式三份，并報告平(ping)均值。為了(le)研(yan)究pH使用(yong)0的(de)影響.1M HCl和NaOH溶液(ye)的(de)開始pH和*終pH調節(jie)至(zhi)1.5至(zhi)5.5之間的(de)值。鉛離子濃度(du)分(fen)析采用(yong)原子吸收分(fen)光光度(du)法。

　　活(huo)性炭明膠復合材料(liao)的特(te)點

　　掃(sao)描(miao)電(dian)子顯(xian)(xian)(xian)(xian)微鏡(jing)(SEM)獲得活(huo)性炭(tan)明膠復(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)(de)外表(biao)(biao)面(mian)。掃(sao)描(miao)電(dian)子顯(xian)(xian)(xian)(xian)微鏡(jing)和(he)能量(liang)色散X射線光譜可(ke)用于元素(su)組分(fen)(fen)的(de)(de)分(fen)(fen)布(SEM/EDX)通過掃(sao)描(miao)電(dian)子顯(xian)(xian)(xian)(xian)微鏡(jing)進行映射分(fen)(fen)析，分(fen)(fen)別表(biao)(biao)示(shi)活(huo)性炭(tan)明膠復(fu)合(he)材(cai)料(liao)中的(de)(de)形(xing)(xing)態和(he)元素(su)成(cheng)分(fen)(fen)。通過BET測量(liang)表(biao)(biao)面(mian)積，發現(xian)活(huo)性炭(tan)明膠復(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)(de)窄孔分(fen)(fen)布和(he)3.25nm平均(jun)孔徑(jing)。結果表(biao)(biao)明，吸附的(de)(de)珠粒為中孔(2-50nm)。零電(dian)荷點為4.5表(biao)(biao)明蓋材(cai)料(liao)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)性質是酸性的(de)(de)。圖1(a)和(he)(b)中的(de)(de)SEM照片以20×和(he)200×放大倍數拍攝，分(fen)(fen)別觀(guan)察形(xing)(xing)狀和(he)表(biao)(biao)面(mian)形(xing)(xing)狀。SEM圖像顯(xian)(xian)(xian)(xian)示(shi)直(zhi)徑(jing)約4 mm球形(xing)(xing)珠(圖1(a))。在較高(gao)的(de)(de)放大倍數下，還觀(guan)察到許多孔的(de)(de)粗糙表(biao)(biao)面(mian)。

　　(a)珠粒(li)尺(chi)寸和(b)活性炭明膠復合(he)材(cai)料外表面(mian)SEM照(zhao)片。

　　顯(xian)示(shi)吸附(fu)鉛離子(zi)的(de)前后(b)活(huo)性炭明膠(jiao)復合(he)材料EDX點(dian)映射(she)。它可(ke)以提供(gong)元素(su)分布(bu)(bu)映射(she)的(de)指(zhi)示(shi)。藍(lan)色(se)亮點(dian)表(biao)示(shi)吸附(fu)在活(huo)性炭明膠(jiao)復合(he)材料上的(de)鉛離子(zi)，如(ru)圖2所示(shi)(b)所示(shi)。分布(bu)(bu)在吸附(fu)劑表(biao)面的(de)高密度藍(lan)點(dian)顯(xian)示(shi)鉛離子(zi)的(de)吸附(fu)效果。

　　吸(xi)(xi)附(fu)鉛離(li)子前(qian)和(he)(b)活性炭明(ming)膠復合材料吸(xi)(xi)附(fu)后(a)的(de)EDX點映(ying)射。

　　pH吸附鉛離子對活性炭明(ming)膠復合材料的影響

　　溶液(ye)pH影響吸(xi)(xi)附(fu)劑表(biao)(biao)面(mian)(mian)官(guan)能團的(de)離(li)子(zi)(zi)狀態，因此(ci)預期(qi)吸(xi)(xi)附(fu)是(shi)溶液(ye)pH依(yi)賴性的(de)。通(tong)過評估在(zai)(zai)1.5-5范圍內(nei)不同溶液(ye)的(de)不同溶液(ye)pH圖3顯示(shi)了(le)下面(mian)(mian)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)容(rong)量(liang)(liang)來(lai)研究效(xiao)果。沒有超過初始(shi)pH值(zhi)5.避免鉛(qian)離(li)子(zi)(zi)沉淀。從圖2中(zhong)可以看出活性炭(tan)明(ming)膠復合材(cai)料吸(xi)(xi)附(fu)劑的(de)吸(xi)(xi)附(fu)容(rong)量(liang)(liang)(qe)隨(sui)溶液(ye)的(de)pH增(zeng)加值(zhi)。在(zai)(zai)pH 在(zai)(zai)2和3之(zhi)間觀(guan)察qe而(er)在(zai)(zai)pH 4附(fu)近到(dao)達平臺。結果表(biao)(biao)明(ming)，活性炭(tan)明(ming)膠復合材(cai)料吸(xi)(xi)附(fu)劑適用(yong)于酸性廢水的(de)處理。在(zai)(zai)低pH范圍內(nei)，H 濃度高，促進了(le)吸(xi)(xi)附(fu)劑官(guan)能團的(de)質(zhi)子(zi)(zi)化，導(dao)致正電(dian)，導(dao)致鉛(qian)離(li)子(zi)(zi)靜電(dian)排斥。此(ci)外(wai)，在(zai)(zai)低pH氫離(li)子(zi)(zi)與(yu)鉛(qian)離(li)子(zi)(zi)競爭吸(xi)(xi)附(fu)位點(dian)。

　　pH活(huo)性炭明膠復(fu)合材料對鉛(qian)離(li)子吸附(fu)的影(ying)響。活(huo)性炭明膠復(fu)合材料劑量0.15g/50ml，溫度(du)23±2℃，鉛(qian)濃度(du)(a)50mgl-1和(b)200mgl-1。

　　本(ben)研究(jiu)獲(huo)得(de)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)結果表明(ming)，粉末(mo)活(huo)性炭和明(ming)膠組(zu)合(he)獲(huo)得(de)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑可(ke)作(zuo)為從(cong)廢水中回收鉛(qian)離(li)子的(de)(de)實用吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑。活(huo)性炭明(ming)膠復(fu)合(he)材料是(shi)一種高(gao)效環保(bao)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑。試驗發(fa)現(xian)，即使在(zai)低初始濃度下，活(huo)性炭明(ming)膠吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑對鉛(qian)離(li)子的(de)(de)吸(xi)收率也(ye)很(hen)高(gao)，濃度分布(bu)遵循偽二級動(dong)力學(xue)模型。發(fa)現(xian)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)容量是(shi)溶液(ye)pH依(yi)賴(lai)性較(jiao)高(gao)pH在(zai)范圍內獲(huo)得(de)較(jiao)高(gao)的(de)(de)容量。*高(gao)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)效率約為90%。因此，活(huo)性炭明(ming)膠復(fu)合(he)材料似乎(hu)非常適合(he)從(cong)廢水中去除(chu)鉛(qian)離(li)子。