活性炭明膠復合材料吸(xi)附鉛離(li)子

　　活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)明(ming)膠復合材料吸(xi)附(fu)鉛離子、農化工(gong)、采礦、金(jin)屬加工(gong)等工(gong)業在環境中釋放過量鉛離子，對(dui)人類和(he)動物有(you)害。因(yin)此(ci)(ci)，在將含鉛廢(fei)水排(pai)放到環境中之前，有(you)必要對(dui)其進(jin)行(xing)處理。由于活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)具有(you)多孔結(jie)構、非常(chang)高(gao)的(de)表面積、高(gao)容量和(he)高(gao)吸(xi)附(fu)率(lv)，因(yin)此(ci)(ci)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)對(dui)重金(jin)屬離子的(de)吸(xi)附(fu)性(xing)能得到了廣泛的(de)應用(yong)。

　　本(ben)期介紹了從水溶液(ye)和(he)實際廢水樣品中(zhong)吸(xi)附(fu)(fu)污染物(wu)的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭和(he)明膠(jiao)(jiao)的(de)組(zu)合(he)。明膠(jiao)(jiao)是(shi)一(yi)種來自各種動(dong)物(wu)副(fu)產品的(de)可生(sheng)物(wu)降解聚(ju)合(he)物(wu)膠(jiao)(jiao)原蛋白(bai)。*近，活(huo)性(xing)(xing)炭明膠(jiao)(jiao)復合(he)材料是(shi)由動(dong)物(wu)組(zu)織的(de)蛋白(bai)質和(he)粉末活(huo)性(xing)(xing)炭制成的(de)，鉛離子的(de)吸(xi)附(fu)(fu)是(shi)通過增(zeng)加活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)量(liang)(liang)和(he)比例來研究的(de)。批量(liang)(liang)平(ping)衡(heng)和(he)動(dong)力(li)學量(liang)(liang)平(ping)衡(heng)和(he)動(dong)力(li)學實驗。此外，還研究了活(huo)性(xing)(xing)炭明膠(jiao)(jiao)復合(he)材料從水溶液(ye)中(zhong)去除鉛離子的(de)吸(xi)附(fu)(fu)行為。

　　實驗(yan)測試中的幾種方法(fa)

　　一、批量動力學(xue)實驗。

　　在(zai)500毫克升濃度-1的(de)鉛(qian)(qian)離子(zi)溶(rong)液(ye)中進行動(dong)力學實驗。通(tong)過(guo)(guo)使用(yong)(yong)0.1M HCl和(he)NaOH鉛(qian)(qian)溶(rong)液(ye)的(de)初(chu)始溶(rong)液(ye)pH調節至5.5。將0.15g添加活性(xing)炭明膠復合材料，含50種ml在(zai)連續搖動(dong)鉛(qian)(qian)離子(zi)溶(rong)液(ye)的(de)容器中。用(yong)(yong)注(zhu)射(she)器取(qu)出預定時間隔的(de)1ml鉛(qian)(qian)濃度通(tong)過(guo)(guo)原子(zi)吸收分(fen)光光度法分(fen)析溶(rong)液(ye)樣(yang)品。

　　二(er)、批量平衡實驗。

　　對接(jie)觸時(shi)間、鉛(qian)離(li)子初始(shi)濃(nong)(nong)度(du)、活性(xing)炭明膠材料用量(liang)和溶液(ye)進行批(pi)量(liang)平衡試(shi)驗，獲(huo)得平衡等(deng)溫線pH。將(jiang)0.15g添加活性(xing)炭明膠復合材料50種ml將(jiang)混合物(wu)放入旋轉(zhuan)振蕩器中24小時(shi)。然后分析(xi)上(shang)清(qing)液(ye)的(de)鉛(qian)離(li)子濃(nong)(nong)度(du)。所有實驗一(yi)式三份(fen)，并報告(gao)平均值。為了研究pH使用0的(de)影響.1M HCl和NaOH溶液(ye)的(de)開(kai)始(shi)pH和*終pH調節(jie)至(zhi)1.5至(zhi)5.5之間的(de)值。鉛(qian)離(li)子濃(nong)(nong)度(du)分析(xi)采用原子吸收分光(guang)光(guang)度(du)法。

　　活性炭明(ming)膠(jiao)復(fu)合材(cai)料的特點

　　掃(sao)描(miao)電(dian)子(zi)顯(xian)微鏡(SEM)獲得(de)活性炭(tan)明(ming)(ming)膠復(fu)合(he)材(cai)(cai)料的外表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)。掃(sao)描(miao)電(dian)子(zi)顯(xian)微鏡和(he)(he)能量(liang)色散X射(she)線光譜可用于元素組分(fen)(fen)的分(fen)(fen)布(bu)(SEM/EDX)通(tong)過(guo)掃(sao)描(miao)電(dian)子(zi)顯(xian)微鏡進行映(ying)射(she)分(fen)(fen)析，分(fen)(fen)別(bie)(bie)表(biao)(biao)示(shi)活性炭(tan)明(ming)(ming)膠復(fu)合(he)材(cai)(cai)料中的形(xing)(xing)態和(he)(he)元素成分(fen)(fen)。通(tong)過(guo)BET測量(liang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積，發現活性炭(tan)明(ming)(ming)膠復(fu)合(he)材(cai)(cai)料的窄(zhai)孔分(fen)(fen)布(bu)和(he)(he)3.25nm平均(jun)孔徑。結(jie)果表(biao)(biao)明(ming)(ming)，吸附(fu)的珠(zhu)粒為中孔(2-50nm)。零(ling)電(dian)荷點為4.5表(biao)(biao)明(ming)(ming)蓋材(cai)(cai)料的表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)性質是酸性的。圖1(a)和(he)(he)(b)中的SEM照片以(yi)20×和(he)(he)200×放大倍(bei)數拍攝，分(fen)(fen)別(bie)(bie)觀察形(xing)(xing)狀和(he)(he)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)形(xing)(xing)狀。SEM圖像顯(xian)示(shi)直徑約4 mm球(qiu)形(xing)(xing)珠(zhu)(圖1(a))。在較(jiao)高的放大倍(bei)數下，還觀察到許多(duo)孔的粗糙表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)。

　　(a)珠(zhu)粒尺寸和(b)活性炭明膠復合材料外(wai)表面SEM照片。

　　顯示(shi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)鉛(qian)離子(zi)的前后(b)活性炭(tan)明(ming)膠復合材料(liao)EDX點(dian)(dian)映射。它(ta)可以提供元素分(fen)布映射的指示(shi)。藍色亮點(dian)(dian)表示(shi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)在(zai)活性炭(tan)明(ming)膠復合材料(liao)上的鉛(qian)離子(zi)，如圖2所示(shi)(b)所示(shi)。分(fen)布在(zai)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)表面的高密度藍點(dian)(dian)顯示(shi)鉛(qian)離子(zi)的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)效果。

　　吸附(fu)鉛離(li)子(zi)前和(b)活性炭(tan)明膠復(fu)合材料吸附(fu)后(a)的EDX點映射(she)。

　　pH吸(xi)附鉛離子對活性炭明膠復合材料的(de)影響

　　溶(rong)液(ye)pH影響吸附(fu)(fu)劑(ji)表面(mian)官(guan)能(neng)團(tuan)的(de)離(li)(li)子(zi)(zi)狀態，因此預期吸附(fu)(fu)是溶(rong)液(ye)pH依賴性的(de)。通(tong)過評估(gu)在(zai)1.5-5范(fan)圍內不(bu)同溶(rong)液(ye)的(de)不(bu)同溶(rong)液(ye)pH圖3顯示了(le)下面(mian)的(de)吸附(fu)(fu)容(rong)量來(lai)研究效果。沒有超(chao)過初始(shi)pH值5.避免鉛(qian)離(li)(li)子(zi)(zi)沉淀。從圖2中可以看出活(huo)性炭明(ming)膠復合材(cai)料吸附(fu)(fu)劑(ji)的(de)吸附(fu)(fu)容(rong)量(qe)隨溶(rong)液(ye)的(de)pH增(zeng)加(jia)值。在(zai)pH 在(zai)2和3之(zhi)間觀(guan)察qe而在(zai)pH 4附(fu)(fu)近到達平臺(tai)。結(jie)果表明(ming)，活(huo)性炭明(ming)膠復合材(cai)料吸附(fu)(fu)劑(ji)適(shi)用于酸性廢(fei)水的(de)處理(li)。在(zai)低pH范(fan)圍內，H 濃度高，促進了(le)吸附(fu)(fu)劑(ji)官(guan)能(neng)團(tuan)的(de)質子(zi)(zi)化，導(dao)致正(zheng)電，導(dao)致鉛(qian)離(li)(li)子(zi)(zi)靜電排斥。此外，在(zai)低pH氫離(li)(li)子(zi)(zi)與鉛(qian)離(li)(li)子(zi)(zi)競爭吸附(fu)(fu)位點(dian)。

　　pH活(huo)性(xing)炭明(ming)膠復合(he)材(cai)(cai)料對鉛離(li)子吸附的(de)影響。活(huo)性(xing)炭明(ming)膠復合(he)材(cai)(cai)料劑量0.15g/50ml，溫度(du)(du)23±2℃，鉛濃度(du)(du)(a)50mgl-1和(he)(b)200mgl-1。

　　本研究獲得的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)結果表(biao)明(ming)(ming)，粉末活(huo)性(xing)炭(tan)和(he)明(ming)(ming)膠組合(he)獲得的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)劑可(ke)作為從廢水中回收鉛離子(zi)的(de)實(shi)用(yong)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)劑。活(huo)性(xing)炭(tan)明(ming)(ming)膠復合(he)材料(liao)是一種高(gao)(gao)效環保的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)劑。試驗發現，即使(shi)在低初始濃(nong)度下，活(huo)性(xing)炭(tan)明(ming)(ming)膠吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)劑對鉛離子(zi)的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收率也很(hen)高(gao)(gao)，濃(nong)度分布遵(zun)循偽二級(ji)動力(li)學模型。發現吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)容量(liang)是溶液pH依賴性(xing)較(jiao)高(gao)(gao)pH在范圍內獲得較(jiao)高(gao)(gao)的(de)容量(liang)。*高(gao)(gao)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)效率約為90%。因此，活(huo)性(xing)炭(tan)明(ming)(ming)膠復合(he)材料(liao)似(si)乎非(fei)常適合(he)從廢水中去除(chu)鉛離子(zi)。