活性炭明膠(jiao)復合(he)材料(liao)吸附鉛離子

　　活性(xing)炭明膠復(fu)合材料吸附(fu)鉛(qian)離子(zi)、農化(hua)工、采礦、金屬(shu)加工等工業在環境(jing)(jing)中釋放過量(liang)鉛(qian)離子(zi)，對人類和(he)動物有害(hai)。因此，在將含(han)鉛(qian)廢水排放到環境(jing)(jing)中之前，有必要對其進行處理。由于(yu)活性(xing)炭具有多孔結構、非常(chang)高(gao)(gao)的表面積(ji)、高(gao)(gao)容量(liang)和(he)高(gao)(gao)吸附(fu)率，因此活性(xing)炭對重金屬(shu)離子(zi)的吸附(fu)性(xing)能得到了廣泛的應用。

　　本(ben)期介紹了(le)從水溶液和(he)實際廢(fei)水樣(yang)品(pin)中吸(xi)附(fu)污染物(wu)(wu)的活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)和(he)明(ming)膠(jiao)(jiao)(jiao)的組(zu)合(he)。明(ming)膠(jiao)(jiao)(jiao)是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)來自各種(zhong)(zhong)動(dong)(dong)物(wu)(wu)副(fu)產品(pin)的可生物(wu)(wu)降解聚合(he)物(wu)(wu)膠(jiao)(jiao)(jiao)原蛋白。*近，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)明(ming)膠(jiao)(jiao)(jiao)復(fu)合(he)材(cai)料是(shi)由動(dong)(dong)物(wu)(wu)組(zu)織的蛋白質和(he)粉末活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)制(zhi)成的，鉛(qian)離(li)子(zi)的吸(xi)附(fu)是(shi)通(tong)過增加活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的量(liang)和(he)比(bi)例來研究的。批量(liang)平衡和(he)動(dong)(dong)力(li)學(xue)量(liang)平衡和(he)動(dong)(dong)力(li)學(xue)實驗。此外，還研究了(le)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)明(ming)膠(jiao)(jiao)(jiao)復(fu)合(he)材(cai)料從水溶液中去(qu)除鉛(qian)離(li)子(zi)的吸(xi)附(fu)行為。

　　實(shi)驗測試中的(de)幾種方法

　　一、批量動力(li)學實驗。

　　在500毫(hao)克升濃度-1的(de)(de)鉛(qian)(qian)離子溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)進行動力學實(shi)驗。通(tong)過使(shi)用0.1M HCl和NaOH鉛(qian)(qian)溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)初始(shi)溶(rong)(rong)液(ye)pH調節至5.5。將0.15g添加(jia)活(huo)性炭明膠復合(he)材料(liao)，含50種ml在連續搖動鉛(qian)(qian)離子溶(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)容器(qi)中(zhong)。用注射器(qi)取出預定時間(jian)隔(ge)的(de)(de)1ml鉛(qian)(qian)濃度通(tong)過原子吸(xi)收分光光度法(fa)分析溶(rong)(rong)液(ye)樣品(pin)。

　　二、批量(liang)平衡實驗。

　　對(dui)接(jie)觸時間、鉛離子(zi)初始濃(nong)度、活性(xing)炭(tan)明膠(jiao)材料(liao)用量和(he)溶液進行(xing)批量平(ping)衡(heng)試(shi)驗，獲得平(ping)衡(heng)等溫線pH。將0.15g添(tian)加活性(xing)炭(tan)明膠(jiao)復合材料(liao)50種ml將混合物放入旋(xuan)轉振蕩器中24小時。然(ran)后分析上清(qing)液的鉛離子(zi)濃(nong)度。所有實(shi)驗一式(shi)三份，并報告平(ping)均(jun)值。為了(le)研(yan)究(jiu)pH使用0的影(ying)響.1M HCl和(he)NaOH溶液的開始pH和(he)*終(zhong)pH調節(jie)至1.5至5.5之間的值。鉛離子(zi)濃(nong)度分析采用原子(zi)吸收分光光度法(fa)。

　　活性(xing)炭明膠復合材(cai)料的特點

　　掃(sao)描(miao)電子(zi)(zi)顯微鏡(SEM)獲得活(huo)性(xing)炭明膠(jiao)(jiao)復(fu)合材料的(de)(de)(de)外表(biao)(biao)(biao)面。掃(sao)描(miao)電子(zi)(zi)顯微鏡和(he)(he)能(neng)量(liang)色散(san)X射線光譜(pu)可用于元素(su)組(zu)分(fen)(fen)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)布(SEM/EDX)通(tong)過掃(sao)描(miao)電子(zi)(zi)顯微鏡進行映(ying)射分(fen)(fen)析，分(fen)(fen)別(bie)表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)活(huo)性(xing)炭明膠(jiao)(jiao)復(fu)合材料中(zhong)的(de)(de)(de)形(xing)態和(he)(he)元素(su)成分(fen)(fen)。通(tong)過BET測量(liang)表(biao)(biao)(biao)面積(ji)，發現活(huo)性(xing)炭明膠(jiao)(jiao)復(fu)合材料的(de)(de)(de)窄孔(kong)分(fen)(fen)布和(he)(he)3.25nm平均孔(kong)徑。結(jie)果表(biao)(biao)(biao)明，吸附的(de)(de)(de)珠粒為中(zhong)孔(kong)(2-50nm)。零電荷點為4.5表(biao)(biao)(biao)明蓋材料的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面性(xing)質是酸性(xing)的(de)(de)(de)。圖1(a)和(he)(he)(b)中(zhong)的(de)(de)(de)SEM照片以20×和(he)(he)200×放大(da)倍數拍攝，分(fen)(fen)別(bie)觀察形(xing)狀和(he)(he)表(biao)(biao)(biao)面形(xing)狀。SEM圖像(xiang)顯示(shi)(shi)直徑約4 mm球形(xing)珠(圖1(a))。在較高的(de)(de)(de)放大(da)倍數下，還觀察到許多孔(kong)的(de)(de)(de)粗糙表(biao)(biao)(biao)面。

　　(a)珠粒尺寸(cun)和(b)活(huo)性(xing)炭明膠(jiao)復合材料外表面SEM照片(pian)。

　　顯示(shi)吸(xi)附(fu)鉛離子的(de)前(qian)后(b)活(huo)性炭明膠(jiao)(jiao)復合材料(liao)EDX點映(ying)射。它(ta)可以提(ti)供元(yuan)素分(fen)布映(ying)射的(de)指示(shi)。藍(lan)色亮點表(biao)示(shi)吸(xi)附(fu)在活(huo)性炭明膠(jiao)(jiao)復合材料(liao)上的(de)鉛離子，如圖(tu)2所示(shi)(b)所示(shi)。分(fen)布在吸(xi)附(fu)劑表(biao)面(mian)的(de)高密度藍(lan)點顯示(shi)鉛離子的(de)吸(xi)附(fu)效(xiao)果。

　　吸(xi)附(fu)鉛離子前和(b)活性炭(tan)明膠復(fu)合材(cai)料吸(xi)附(fu)后(hou)(a)的EDX點映射(she)。

　　pH吸附鉛離子對(dui)活性炭明(ming)膠復(fu)合(he)材(cai)料的影(ying)響

　　溶(rong)(rong)液(ye)(ye)pH影響吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)表面(mian)官(guan)能團(tuan)的離(li)(li)子(zi)狀(zhuang)態，因此預期(qi)吸(xi)(xi)附(fu)是溶(rong)(rong)液(ye)(ye)pH依賴性(xing)的。通過評估在1.5-5范圍內(nei)不同溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的不同溶(rong)(rong)液(ye)(ye)pH圖3顯示(shi)了下面(mian)的吸(xi)(xi)附(fu)容量(liang)來(lai)研究效果。沒有超過初始(shi)pH值(zhi)5.避免鉛離(li)(li)子(zi)沉淀。從圖2中(zhong)可以看出活(huo)性(xing)炭(tan)明膠復合材料吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的吸(xi)(xi)附(fu)容量(liang)(qe)隨溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的pH增(zeng)加(jia)值(zhi)。在pH 在2和3之間觀(guan)察qe而在pH 4附(fu)近到達平臺。結果表明，活(huo)性(xing)炭(tan)明膠復合材料吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)適用于酸性(xing)廢(fei)水(shui)的處理(li)。在低(di)pH范圍內(nei)，H 濃度(du)高，促進(jin)了吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)官(guan)能團(tuan)的質(zhi)子(zi)化，導致(zhi)正電，導致(zhi)鉛離(li)(li)子(zi)靜(jing)電排斥(chi)。此外，在低(di)pH氫離(li)(li)子(zi)與(yu)鉛離(li)(li)子(zi)競爭吸(xi)(xi)附(fu)位點。

　　pH活(huo)性(xing)炭(tan)明膠(jiao)復合材(cai)料對鉛離子吸(xi)附的影響。活(huo)性(xing)炭(tan)明膠(jiao)復合材(cai)料劑(ji)量0.15g/50ml，溫度23±2℃，鉛濃度(a)50mgl-1和(b)200mgl-1。

　　本(ben)研究獲(huo)(huo)得的(de)吸(xi)附(fu)結果表明(ming)(ming)，粉末活(huo)性(xing)(xing)炭和明(ming)(ming)膠組(zu)合(he)獲(huo)(huo)得的(de)吸(xi)附(fu)劑(ji)可作為從廢水中回收(shou)(shou)鉛離子(zi)(zi)(zi)的(de)實用吸(xi)附(fu)劑(ji)。活(huo)性(xing)(xing)炭明(ming)(ming)膠復合(he)材料是一種高效環保的(de)吸(xi)附(fu)劑(ji)。試驗發現(xian)，即使在低初始濃(nong)度下(xia)，活(huo)性(xing)(xing)炭明(ming)(ming)膠吸(xi)附(fu)劑(ji)對鉛離子(zi)(zi)(zi)的(de)吸(xi)收(shou)(shou)率(lv)也很高，濃(nong)度分布遵(zun)循偽二級(ji)動力學模型(xing)。發現(xian)吸(xi)附(fu)容量是溶液pH依(yi)賴性(xing)(xing)較高pH在范圍(wei)內獲(huo)(huo)得較高的(de)容量。*高吸(xi)附(fu)效率(lv)約(yue)為90%。因(yin)此(ci)，活(huo)性(xing)(xing)炭明(ming)(ming)膠復合(he)材料似乎非(fei)常適合(he)從廢水中去(qu)除鉛離子(zi)(zi)(zi)。