活性炭明膠復合材料吸附鉛離子

　　活(huo)性炭明膠復合材料吸附(fu)鉛(qian)離子、農(nong)化(hua)工(gong)、采礦、金屬加工(gong)等(deng)工(gong)業在(zai)環境中(zhong)釋(shi)放過量鉛(qian)離子，對(dui)人類(lei)和(he)(he)動物有害。因此(ci)，在(zai)將含鉛(qian)廢水排放到環境中(zhong)之前，有必要對(dui)其進行處(chu)理。由于(yu)活(huo)性炭具有多孔結構、非常高的(de)表面積、高容量和(he)(he)高吸附(fu)率，因此(ci)活(huo)性炭對(dui)重(zhong)金屬離子的(de)吸附(fu)性能得到了(le)廣(guang)泛的(de)應用。

　　本(ben)期介紹了(le)從(cong)水(shui)溶液和(he)實際廢水(shui)樣品(pin)中(zhong)吸附污染(ran)物的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)和(he)明(ming)膠(jiao)的(de)(de)組合(he)(he)。明(ming)膠(jiao)是一(yi)種來自各種動(dong)(dong)物副產(chan)品(pin)的(de)(de)可生物降解聚合(he)(he)物膠(jiao)原蛋白。*近(jin)，活性(xing)(xing)炭(tan)明(ming)膠(jiao)復合(he)(he)材料是由動(dong)(dong)物組織(zhi)的(de)(de)蛋白質和(he)粉末活性(xing)(xing)炭(tan)制成(cheng)的(de)(de)，鉛離(li)子的(de)(de)吸附是通過增(zeng)加活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)量(liang)(liang)和(he)比(bi)例來研究(jiu)的(de)(de)。批量(liang)(liang)平衡(heng)和(he)動(dong)(dong)力(li)學(xue)量(liang)(liang)平衡(heng)和(he)動(dong)(dong)力(li)學(xue)實驗。此外，還(huan)研究(jiu)了(le)活性(xing)(xing)炭(tan)明(ming)膠(jiao)復合(he)(he)材料從(cong)水(shui)溶液中(zhong)去(qu)除鉛離(li)子的(de)(de)吸附行為。

　　實驗測試中的幾種方法(fa)

　　一(yi)、批量動力學實驗。

　　在500毫克(ke)升濃度(du)(du)-1的鉛(qian)離子(zi)溶(rong)(rong)液中(zhong)進行動力學實驗。通(tong)過使(shi)用(yong)0.1M HCl和NaOH鉛(qian)溶(rong)(rong)液的初始(shi)溶(rong)(rong)液pH調節(jie)至(zhi)5.5。將0.15g添加活性(xing)炭明膠復合材料(liao)，含50種(zhong)ml在連續搖動鉛(qian)離子(zi)溶(rong)(rong)液的容器中(zhong)。用(yong)注(zhu)射器取出預定時間隔的1ml鉛(qian)濃度(du)(du)通(tong)過原子(zi)吸收分光光度(du)(du)法分析溶(rong)(rong)液樣品。

　　二(er)、批量平衡(heng)實(shi)驗。

　　對(dui)接觸時(shi)間、鉛(qian)離子初始(shi)濃度、活(huo)性炭(tan)明(ming)膠(jiao)材料(liao)用(yong)量和溶(rong)(rong)液(ye)進行批(pi)量平(ping)衡(heng)試驗，獲得平(ping)衡(heng)等溫線pH。將(jiang)0.15g添加活(huo)性炭(tan)明(ming)膠(jiao)復合(he)材料(liao)50種(zhong)ml將(jiang)混合(he)物放(fang)入旋轉振(zhen)蕩(dang)器中24小(xiao)時(shi)。然(ran)后分(fen)析上清液(ye)的(de)鉛(qian)離子濃度。所(suo)有實驗一式(shi)三份，并報告平(ping)均值。為(wei)了研究(jiu)pH使用(yong)0的(de)影響.1M HCl和NaOH溶(rong)(rong)液(ye)的(de)開始(shi)pH和*終pH調節至1.5至5.5之(zhi)間的(de)值。鉛(qian)離子濃度分(fen)析采用(yong)原子吸收分(fen)光光度法。

　　活性炭(tan)明膠復合材料(liao)的特點

　　掃描電子顯微(wei)鏡(jing)(SEM)獲得活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)明(ming)(ming)膠復合(he)材料(liao)的(de)(de)外表(biao)(biao)面(mian)。掃描電子顯微(wei)鏡(jing)和(he)能量(liang)色散X射線光譜可(ke)用于元素組分的(de)(de)分布(SEM/EDX)通過掃描電子顯微(wei)鏡(jing)進行映射分析，分別表(biao)(biao)示活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)明(ming)(ming)膠復合(he)材料(liao)中的(de)(de)形(xing)態和(he)元素成分。通過BET測量(liang)表(biao)(biao)面(mian)積，發(fa)現活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)明(ming)(ming)膠復合(he)材料(liao)的(de)(de)窄孔(kong)(kong)分布和(he)3.25nm平均(jun)孔(kong)(kong)徑(jing)。結(jie)果表(biao)(biao)明(ming)(ming)，吸附的(de)(de)珠(zhu)粒為中孔(kong)(kong)(2-50nm)。零電荷點為4.5表(biao)(biao)明(ming)(ming)蓋材料(liao)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)性(xing)質是酸性(xing)的(de)(de)。圖1(a)和(he)(b)中的(de)(de)SEM照片(pian)以20×和(he)200×放大(da)倍(bei)數拍攝(she)，分別觀(guan)察形(xing)狀(zhuang)和(he)表(biao)(biao)面(mian)形(xing)狀(zhuang)。SEM圖像顯示直徑(jing)約4 mm球形(xing)珠(zhu)(圖1(a))。在較高(gao)的(de)(de)放大(da)倍(bei)數下，還觀(guan)察到(dao)許多孔(kong)(kong)的(de)(de)粗糙表(biao)(biao)面(mian)。

　　(a)珠粒尺(chi)寸(cun)和(b)活(huo)性(xing)炭(tan)明(ming)膠(jiao)復合(he)材料外表(biao)面SEM照片。

　　顯(xian)示(shi)(shi)(shi)吸附鉛離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)前后(b)活性(xing)炭明膠復合(he)材(cai)(cai)料(liao)EDX點(dian)映(ying)射。它可(ke)以提供元(yuan)素分(fen)布映(ying)射的(de)(de)指(zhi)示(shi)(shi)(shi)。藍(lan)色亮點(dian)表示(shi)(shi)(shi)吸附在活性(xing)炭明膠復合(he)材(cai)(cai)料(liao)上的(de)(de)鉛離(li)子(zi)(zi)，如圖2所示(shi)(shi)(shi)(b)所示(shi)(shi)(shi)。分(fen)布在吸附劑表面的(de)(de)高密度藍(lan)點(dian)顯(xian)示(shi)(shi)(shi)鉛離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)吸附效(xiao)果。

　　吸(xi)附鉛離子前和(b)活性炭明膠(jiao)復合材料吸(xi)附后(a)的(de)EDX點映(ying)射(she)。

　　pH吸附鉛離(li)子(zi)對(dui)活性炭明膠(jiao)復合材料的影響

　　溶(rong)液(ye)pH影響吸附(fu)(fu)劑(ji)(ji)表面官能團的離(li)(li)子(zi)狀態，因此預期吸附(fu)(fu)是溶(rong)液(ye)pH依賴性(xing)的。通過(guo)(guo)評估在1.5-5范(fan)圍(wei)內(nei)不同溶(rong)液(ye)的不同溶(rong)液(ye)pH圖3顯示(shi)了(le)下(xia)面的吸附(fu)(fu)容量來研(yan)究效果。沒有(you)超過(guo)(guo)初始pH值(zhi)5.避(bi)免鉛(qian)離(li)(li)子(zi)沉淀(dian)。從圖2中可以看出活性(xing)炭(tan)(tan)明膠復合材料吸附(fu)(fu)劑(ji)(ji)的吸附(fu)(fu)容量(qe)隨溶(rong)液(ye)的pH增加(jia)值(zhi)。在pH 在2和3之間觀察qe而(er)在pH 4附(fu)(fu)近到達平臺。結果表明，活性(xing)炭(tan)(tan)明膠復合材料吸附(fu)(fu)劑(ji)(ji)適(shi)用于酸性(xing)廢水的處理。在低pH范(fan)圍(wei)內(nei)，H 濃(nong)度高，促進了(le)吸附(fu)(fu)劑(ji)(ji)官能團的質子(zi)化，導(dao)致正電，導(dao)致鉛(qian)離(li)(li)子(zi)靜電排斥。此外，在低pH氫離(li)(li)子(zi)與(yu)鉛(qian)離(li)(li)子(zi)競爭(zheng)吸附(fu)(fu)位點(dian)。

　　pH活性(xing)炭明膠復合材料對鉛離子吸(xi)附的影(ying)響。活性(xing)炭明膠復合材料劑量0.15g/50ml，溫度23±2℃，鉛濃度(a)50mgl-1和(b)200mgl-1。

　　本研(yan)究獲得(de)的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)結(jie)果表明，粉末活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)和明膠(jiao)組合獲得(de)的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑可作為從(cong)廢水中回收鉛離子的實用(yong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)明膠(jiao)復(fu)合材料是(shi)一種高(gao)效環保的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑。試驗(yan)發(fa)現，即使在低(di)初始濃(nong)度下，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)明膠(jiao)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑對鉛離子的吸(xi)(xi)(xi)收率也很高(gao)，濃(nong)度分(fen)布遵循(xun)偽二級動力學模型。發(fa)現吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容量(liang)是(shi)溶液(ye)pH依賴性(xing)較高(gao)pH在范圍內獲得(de)較高(gao)的容量(liang)。*高(gao)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)效率約為90%。因此，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)明膠(jiao)復(fu)合材料似乎(hu)非(fei)常適(shi)合從(cong)廢水中去(qu)除鉛離子。