活性炭明膠(jiao)復合材料吸附鉛離子

　　活性炭明膠(jiao)復(fu)合(he)材(cai)料吸附(fu)鉛(qian)離子、農化工(gong)、采(cai)礦(kuang)、金屬加工(gong)等工(gong)業(ye)在(zai)環境(jing)中釋放(fang)過量(liang)鉛(qian)離子，對(dui)人類和動物(wu)有(you)害。因(yin)此(ci)(ci)，在(zai)將含鉛(qian)廢水排放(fang)到環境(jing)中之前(qian)，有(you)必(bi)要對(dui)其進行(xing)處(chu)理。由于活性炭具有(you)多(duo)孔結(jie)構(gou)、非常高(gao)(gao)的(de)表面(mian)積、高(gao)(gao)容量(liang)和高(gao)(gao)吸附(fu)率，因(yin)此(ci)(ci)活性炭對(dui)重金屬離子的(de)吸附(fu)性能得到了廣(guang)泛(fan)的(de)應用(yong)。

　　本(ben)期介紹了從(cong)水(shui)溶液和(he)實際廢水(shui)樣品中(zhong)吸附(fu)污(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)和(he)明(ming)膠的(de)(de)(de)組合。明(ming)膠是(shi)(shi)一種(zhong)來(lai)(lai)自(zi)各種(zhong)動(dong)物(wu)(wu)副(fu)產品的(de)(de)(de)可生物(wu)(wu)降(jiang)解聚合物(wu)(wu)膠原蛋白(bai)。*近，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)明(ming)膠復合材(cai)(cai)料(liao)是(shi)(shi)由動(dong)物(wu)(wu)組織(zhi)的(de)(de)(de)蛋白(bai)質和(he)粉末活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)制成的(de)(de)(de)，鉛離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)吸附(fu)是(shi)(shi)通過(guo)增加活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)量和(he)比(bi)例(li)來(lai)(lai)研究的(de)(de)(de)。批量平(ping)衡和(he)動(dong)力學量平(ping)衡和(he)動(dong)力學實驗。此外，還(huan)研究了活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)明(ming)膠復合材(cai)(cai)料(liao)從(cong)水(shui)溶液中(zhong)去除鉛離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)吸附(fu)行為。

　　實驗測試中的幾種方法(fa)

　　一、批量(liang)動力(li)學實驗。

　　在500毫克升(sheng)濃度-1的(de)鉛離子溶(rong)液(ye)中進行動(dong)力學實驗(yan)。通過使用0.1M HCl和NaOH鉛溶(rong)液(ye)的(de)初始溶(rong)液(ye)pH調節至5.5。將0.15g添加(jia)活(huo)性炭明膠復合材(cai)料，含(han)50種(zhong)ml在連續搖動(dong)鉛離子溶(rong)液(ye)的(de)容器中。用注射器取出(chu)預定時間隔(ge)的(de)1ml鉛濃度通過原(yuan)子吸收(shou)分光(guang)光(guang)度法分析(xi)溶(rong)液(ye)樣品。

　　二、批量平衡(heng)實驗。

　　對接觸時間(jian)、鉛離(li)子(zi)(zi)(zi)初始(shi)濃(nong)度(du)、活性炭(tan)明膠材(cai)(cai)料用(yong)量和(he)(he)溶液進行批(pi)量平(ping)衡試驗，獲得平(ping)衡等溫線pH。將0.15g添加(jia)活性炭(tan)明膠復合(he)材(cai)(cai)料50種ml將混合(he)物放入(ru)旋轉振蕩器中24小時。然后分析上(shang)清液的(de)鉛離(li)子(zi)(zi)(zi)濃(nong)度(du)。所(suo)有實驗一(yi)式(shi)三份，并報告平(ping)均值。為了研究(jiu)pH使用(yong)0的(de)影響.1M HCl和(he)(he)NaOH溶液的(de)開始(shi)pH和(he)(he)*終pH調節(jie)至1.5至5.5之間(jian)的(de)值。鉛離(li)子(zi)(zi)(zi)濃(nong)度(du)分析采用(yong)原子(zi)(zi)(zi)吸收分光光度(du)法。

　　活性(xing)炭明(ming)膠復(fu)合材料的特點

　　掃(sao)描(miao)(miao)(miao)電(dian)子顯微(wei)鏡(jing)(SEM)獲得活性(xing)炭(tan)明(ming)膠復合材料的(de)(de)(de)外表(biao)(biao)(biao)面。掃(sao)描(miao)(miao)(miao)電(dian)子顯微(wei)鏡(jing)和(he)(he)能(neng)量(liang)色(se)散(san)X射線光(guang)譜可用于元(yuan)素組分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)布(SEM/EDX)通過(guo)掃(sao)描(miao)(miao)(miao)電(dian)子顯微(wei)鏡(jing)進行映(ying)射分(fen)(fen)(fen)析，分(fen)(fen)(fen)別表(biao)(biao)(biao)示活性(xing)炭(tan)明(ming)膠復合材料中的(de)(de)(de)形(xing)(xing)態和(he)(he)元(yuan)素成(cheng)分(fen)(fen)(fen)。通過(guo)BET測量(liang)表(biao)(biao)(biao)面積，發(fa)現活性(xing)炭(tan)明(ming)膠復合材料的(de)(de)(de)窄(zhai)孔(kong)分(fen)(fen)(fen)布和(he)(he)3.25nm平(ping)均孔(kong)徑。結(jie)果(guo)表(biao)(biao)(biao)明(ming)，吸附(fu)的(de)(de)(de)珠(zhu)粒為中孔(kong)(2-50nm)。零電(dian)荷點為4.5表(biao)(biao)(biao)明(ming)蓋(gai)材料的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面性(xing)質是(shi)酸性(xing)的(de)(de)(de)。圖(tu)(tu)(tu)1(a)和(he)(he)(b)中的(de)(de)(de)SEM照片以(yi)20×和(he)(he)200×放大(da)(da)倍(bei)數拍(pai)攝(she)，分(fen)(fen)(fen)別觀察形(xing)(xing)狀(zhuang)和(he)(he)表(biao)(biao)(biao)面形(xing)(xing)狀(zhuang)。SEM圖(tu)(tu)(tu)像顯示直徑約(yue)4 mm球(qiu)形(xing)(xing)珠(zhu)(圖(tu)(tu)(tu)1(a))。在較高的(de)(de)(de)放大(da)(da)倍(bei)數下，還觀察到(dao)許(xu)多孔(kong)的(de)(de)(de)粗糙表(biao)(biao)(biao)面。

　　(a)珠粒(li)尺寸和(he)(b)活性炭明膠復(fu)合材(cai)料外表面SEM照片(pian)。

　　顯(xian)示(shi)吸(xi)附(fu)鉛離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)前后(b)活性炭明(ming)膠(jiao)復合(he)材(cai)料(liao)EDX點映射(she)。它可以提供元(yuan)素(su)分布映射(she)的(de)(de)指示(shi)。藍色亮點表(biao)示(shi)吸(xi)附(fu)在(zai)活性炭明(ming)膠(jiao)復合(he)材(cai)料(liao)上的(de)(de)鉛離(li)子(zi)(zi)，如圖2所(suo)示(shi)(b)所(suo)示(shi)。分布在(zai)吸(xi)附(fu)劑表(biao)面的(de)(de)高(gao)密(mi)度藍點顯(xian)示(shi)鉛離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)吸(xi)附(fu)效果。

　　吸(xi)附鉛(qian)離子前和(b)活性(xing)炭明膠復(fu)合材料吸(xi)附后(hou)(a)的EDX點映(ying)射。

　　pH吸附鉛離子對活性炭(tan)明膠復合材料的影響

　　溶液pH影響吸(xi)附(fu)劑(ji)表面官(guan)能團的(de)(de)離(li)子狀(zhuang)態，因此預(yu)期吸(xi)附(fu)是(shi)溶液pH依賴性(xing)(xing)的(de)(de)。通過評估在1.5-5范(fan)圍內(nei)不同(tong)溶液的(de)(de)不同(tong)溶液pH圖(tu)3顯示了(le)下面的(de)(de)吸(xi)附(fu)容量來研究效果。沒有超過初(chu)始pH值5.避(bi)免(mian)鉛(qian)離(li)子沉淀。從圖(tu)2中可以看(kan)出(chu)活性(xing)(xing)炭(tan)明(ming)膠(jiao)復合(he)材料吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)吸(xi)附(fu)容量(qe)隨溶液的(de)(de)pH增加值。在pH 在2和3之(zhi)間觀(guan)察qe而(er)在pH 4附(fu)近到達平臺。結果表明(ming)，活性(xing)(xing)炭(tan)明(ming)膠(jiao)復合(he)材料吸(xi)附(fu)劑(ji)適用于酸性(xing)(xing)廢(fei)水的(de)(de)處理。在低pH范(fan)圍內(nei)，H 濃度高，促進了(le)吸(xi)附(fu)劑(ji)官(guan)能團的(de)(de)質(zhi)子化，導致正電，導致鉛(qian)離(li)子靜(jing)電排斥(chi)。此外，在低pH氫離(li)子與鉛(qian)離(li)子競爭吸(xi)附(fu)位點。

　　pH活性(xing)炭(tan)明(ming)膠復合(he)材料對鉛離(li)子吸附(fu)的影響。活性(xing)炭(tan)明(ming)膠復合(he)材料劑(ji)量0.15g/50ml，溫度(du)23±2℃，鉛濃度(du)(a)50mgl-1和(b)200mgl-1。

　　本研究獲(huo)得的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)結果表明(ming)，粉末活(huo)(huo)性炭(tan)和明(ming)膠(jiao)組合(he)(he)獲(huo)得的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)可作為(wei)從(cong)廢(fei)(fei)水(shui)中回收鉛離(li)子的(de)(de)(de)實用吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)。活(huo)(huo)性炭(tan)明(ming)膠(jiao)復(fu)合(he)(he)材料是一種高(gao)(gao)效環(huan)保的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)。試驗發現，即使在低初始濃(nong)度下，活(huo)(huo)性炭(tan)明(ming)膠(jiao)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)對鉛離(li)子的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)收率也很高(gao)(gao)，濃(nong)度分布遵循偽二級動(dong)力學模型。發現吸(xi)(xi)(xi)附(fu)容(rong)量是溶液(ye)pH依賴性較高(gao)(gao)pH在范圍(wei)內獲(huo)得較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)容(rong)量。*高(gao)(gao)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)效率約為(wei)90%。因此，活(huo)(huo)性炭(tan)明(ming)膠(jiao)復(fu)合(he)(he)材料似(si)乎(hu)非(fei)常適合(he)(he)從(cong)廢(fei)(fei)水(shui)中去除鉛離(li)子。