活性(xing)炭(tan)微波處理與廢水脫色的關系

　　棕櫚油廠廢水含有危害環境的有色化合物，因其芳香結構而難以分離。不過在較低pH(1)在環境中使用吸附法進行顏色處理是有效的，但吸附后的廢水仍然含有酸性有害物質，會污染環境。因此，我們使用氮氣來增強椰殼活性炭的中性pH利用微波加熱激活活性炭的脫色能力。本期內容是測試微波處理活性炭和未處理(li)活(huo)性(xing)炭對(dui)廢水中(zhong)有色化合物(wu)的吸附(fu)作用。

　　微波處理活性炭

　　椰殼活性(xing)炭用蒸餾水(shui)反(fan)復清洗，去除所有雜(za)質。直到(dao)溶液是中性(xing)的(de)pH，然(ran)后將(jiang)(jiang)活性(xing)炭放(fang)在(zai)110℃烘箱干(gan)燥12小時。然(ran)后在(zai)微波反(fan)應器(qi)中設置900℃。再將(jiang)(jiang)約30g經清潔和干(gan)燥的(de)活性(xing)炭置于反(fan)應器(qi)的(de)石(shi)英不(bu)銹(xiu)鋼容器(qi)中，同時以200cm 3/min氮氣(qi)活化10分鐘，流動(dong)穩定。將(jiang)(jiang)微波處理(li)的(de)活性(xing)炭冷卻到(dao)干(gan)燥器(qi)的(de)室(shi)溫，然(ran)后小心地放(fang)入(ru)密封瓶中進行下(xia)一步的(de)研究。

　　預處(chu)理活性炭和未預處(chu)理活性炭的表征方法

　　使用SEM，EDX表(biao)示微波(bo)處(chu)理(li)(li)和(he)(he)未預(yu)處(chu)理(li)(li)的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。SEM測(ce)試以在(zai)3000×在(zai)放大率下檢查活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)表(biao)面形狀。EDX測(ce)試檢查了預(yu)處(chu)理(li)(li)的(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)和(he)(he)未預(yu)處(chu)理(li)(li)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)元素(su)組成。使用自動氣體(ti)吸附系統，基于氮氣吸附等溫線測(ce)量兩種活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)BET表(biao)面積和(he)(he)孔體(ti)積。

　　微波處理(li)對活(huo)性(xing)炭形態學的影響

　　3000倍放大(da)(da)倍數下未(wei)經預處理(li)和(he)微波(bo)(bo)處理(li)的(de)(de)活性(xing)炭(tan)獨特SEM照片分(fen)別示(shi)于圖1a，b中(zhong)。基于圖1a，在3000×在放大(da)(da)率下觀(guan)察到裂縫(feng)較少的(de)(de)平(ping)面(mian)(mian)形(xing)狀。吸附(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)物理(li)特性(xing)是表(biao)面(mian)(mian)裂紋(wen)和(he)孔(kong)隙形(xing)成(cheng)。但是，圖1b注意到不同的(de)(de)情況。從這(zhe)張圖中(zhong)，表(biao)面(mian)(mian)上觀(guan)察到幾個裂縫(feng)，可以(yi)推(tui)測(ce)微波(bo)(bo)處理(li)可能會改變(bian)形(xing)態(tai)。根據之前的(de)(de)研究(jiu)，具有足夠顆(ke)粒表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)活性(xing)炭(tan)的(de)(de)特點是孔(kong)尺寸更(geng)(geng)大(da)(da)，活性(xing)位點更(geng)(geng)多(duo)(duo)，可用性(xing)更(geng)(geng)大(da)(da)BET表(biao)面(mian)(mian)積。這(zhe)些(xie)特性(xing)加速(su)了吸附(fu)(fu)(fu)效(xiao)果(guo)，提(ti)高了吸附(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)吸附(fu)(fu)(fu)容量。由于孔(kong)隙和(he)活性(xing)位點較多(duo)(duo)，吸附(fu)(fu)(fu)處理(li)開始時會出(chu)現快速(su)吸附(fu)(fu)(fu)。這(zhe)種快速(su)吸附(fu)(fu)(fu)過程可能會導致設備外觀(guan)模糊。

　　在(zai)3000×放大倍數SEM照片：(a)未經預處理的(de)活性炭，(b)活性炭微波處理。

　　BET分析

　　a、b顯示孔體積增(zeng)量分(fen)布(P v)與未經(jing)預處(chu)(chu)理(li)(li)和(he)(he)微波處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)活(huo)性炭孔寬度相比。如圖(tu)所示，微波加熱后(hou)孔體積顯著(zhu)增(zeng)加。圖(tu)中縱軸上(shang)的(de)指示標記A比較(jiao)未經(jing)預處(chu)(chu)理(li)(li)和(he)(he)預處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)活(huo)性炭P v，而且幅度分(fen)別(bie)為0.030cm 3/g和(he)(he)0.056cm 3/g。

　　(a)未經預處理的活性炭(b)活性炭的微波處理增加了孔體積與(yu)孔寬系(xi)。

　　吸附實驗采用微波(bo)處理(li)活(huo)性炭

　　在(zai)實(shi)驗(yan)過程(cheng)中，發現活性(xing)炭較低pH環境(jing)對色(se)(se)彩的吸附效(xiao)果大大提高(gao)。盡管(guan)如此，酸(suan)性(xing)廢(fei)水(shui)的排放可(ke)能(neng)會直接(jie)阻礙水(shui)生棲息地(di)。鑒于此，6-7可(ke)接(jie)受的預處理活性(xing)炭吸附研究(jiu)pH在(zai)范(fan)圍內進行。另外(wai)兩個(ge)因素是劑量和接(jie)觸時間，分別保持在(zai)3.208g和35min。從圖3可(ke)以看出(chu)，顏色(se)(se)去(qu)除的百分比隨之而來pH減(jian)少和增加。在(zai)pH6時獲得*高(gao)顏色(se)(se)去(qu)除率98.46%，但隨著pH顏色(se)(se)去(qu)除率增加到7，降低到95.69%。

　　不同劑量和接觸(chu)時間的(de)活性炭pH從棕櫚(lv)油廠廢(fei)水(shui)中去除顏色。

　　棕(zong)櫚油(you)廠廢(fei)水脫色(se)(se)試驗采用(yong)微(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)(bo)處(chu)理活(huo)性炭(tan)(tan)。活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)(de)SEM分析表(biao)明，預(yu)處(chu)理后會產生更多的(de)(de)裂(lie)縫(feng)和多孔結構(gou)。前體的(de)(de)結構(gou)變化是由微(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)(bo)加(jia)(jia)熱引起的(de)(de)。這證明了(le)(le)(le)從95開始形(xing)成裂(lie)縫(feng)和碳組分.03增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)98.93%(EDX分析)。微(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)(bo)加(jia)(jia)熱處(chu)理在(zai)BET和P v在(zai)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)方(fang)面表(biao)現出(chu)優異(yi)的(de)(de)效果。除了(le)(le)(le)86.67%的(de)(de)P v除了(le)(le)(le)增(zeng)(zeng)(zeng)量，還實現了(le)(le)(le)66%以(yi)(yi)上(shang)的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)量SBET增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。此(ci)外，使用(yong)RSM檢查棕(zong)櫚油(you)廠廢(fei)水預(yu)處(chu)理活(huo)性炭(tan)(tan)脫色(se)(se)性能。發現，隨著pH降低(di)值(zhi)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)顏色(se)(se)去除率。類似(si)地，活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)提(ti)供了(le)(le)(le)更多的(de)(de)活(huo)性點，有利于去除廢(fei)水中的(de)(de)顏色(se)(se)。確定(ding)*佳處(chu)理條件為pH接觸時(shi)間(jian)為35 min，平均色(se)(se)度去除率為96.29%。因此(ci)，微(wei)(wei)(wei)(wei)波(bo)(bo)加(jia)(jia)熱可以(yi)(yi)增(zeng)(zeng)(zeng)強活(huo)性炭(tan)(tan)吸附(fu)劑的(de)(de)形(xing)態(tai)，增(zeng)(zeng)(zeng)強活(huo)性炭(tan)(tan)對廢(fei)水的(de)(de)脫色(se)(se)效果。