活性炭明膠復合材料吸附鉛離子

　　活性(xing)(xing)炭明膠復合材(cai)料吸(xi)(xi)附(fu)鉛離(li)子(zi)、農(nong)化工(gong)、采礦、金(jin)屬(shu)加工(gong)等工(gong)業(ye)在環(huan)境(jing)中釋放過(guo)量鉛離(li)子(zi)，對(dui)人類和動物有害。因此(ci)，在將含鉛廢水排放到(dao)環(huan)境(jing)中之前，有必要(yao)對(dui)其(qi)進行處(chu)理。由于(yu)活性(xing)(xing)炭具有多孔(kong)結構、非常高的表面積、高容(rong)量和高吸(xi)(xi)附(fu)率，因此(ci)活性(xing)(xing)炭對(dui)重金(jin)屬(shu)離(li)子(zi)的吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能得(de)到(dao)了廣泛的應用。

　　本(ben)期(qi)介(jie)紹(shao)了(le)從(cong)水溶(rong)液(ye)和(he)實際廢水樣品中吸附(fu)污(wu)染(ran)物的(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)和(he)明膠(jiao)(jiao)的(de)(de)組合。明膠(jiao)(jiao)是一種來(lai)自各種動(dong)物副產品的(de)(de)可生物降解聚合物膠(jiao)(jiao)原蛋白(bai)。*近，活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)明膠(jiao)(jiao)復(fu)合材(cai)料(liao)是由動(dong)物組織的(de)(de)蛋白(bai)質和(he)粉(fen)末活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)制(zhi)成的(de)(de)，鉛離子的(de)(de)吸附(fu)是通過增(zeng)加活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)量和(he)比例來(lai)研究(jiu)(jiu)的(de)(de)。批(pi)量平(ping)衡(heng)(heng)和(he)動(dong)力(li)(li)學量平(ping)衡(heng)(heng)和(he)動(dong)力(li)(li)學實驗。此外，還研究(jiu)(jiu)了(le)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)明膠(jiao)(jiao)復(fu)合材(cai)料(liao)從(cong)水溶(rong)液(ye)中去(qu)除(chu)鉛離子的(de)(de)吸附(fu)行為。

　　實驗測試中(zhong)的幾種方(fang)法

　　一、批量(liang)動力(li)學實驗。

　　在(zai)500毫克(ke)升(sheng)濃度(du)-1的(de)鉛(qian)(qian)離子(zi)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)中(zhong)進(jin)行動力學實驗。通(tong)過使用0.1M HCl和(he)NaOH鉛(qian)(qian)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)初始溶(rong)(rong)(rong)液(ye)pH調節至(zhi)5.5。將0.15g添(tian)加活性(xing)炭(tan)明膠(jiao)復合材料，含50種ml在(zai)連續搖動鉛(qian)(qian)離子(zi)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)容(rong)器中(zhong)。用注射器取出預定(ding)時間(jian)隔的(de)1ml鉛(qian)(qian)濃度(du)通(tong)過原子(zi)吸(xi)收分光(guang)光(guang)度(du)法分析(xi)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)樣品。

　　二、批量平衡實驗。

　　對接觸(chu)時間、鉛(qian)離子(zi)(zi)初始濃(nong)度、活(huo)性炭明膠材料(liao)用(yong)(yong)量(liang)和(he)溶液進行批量(liang)平(ping)衡試(shi)驗(yan)，獲得平(ping)衡等溫線pH。將0.15g添(tian)加活(huo)性炭明膠復合材料(liao)50種(zhong)ml將混合物放入旋轉振蕩器中24小時。然后分析(xi)(xi)上清液的(de)鉛(qian)離子(zi)(zi)濃(nong)度。所有(you)實(shi)驗(yan)一式三份，并報告平(ping)均值。為了研究pH使用(yong)(yong)0的(de)影響(xiang).1M HCl和(he)NaOH溶液的(de)開始pH和(he)*終pH調(diao)節(jie)至1.5至5.5之間的(de)值。鉛(qian)離子(zi)(zi)濃(nong)度分析(xi)(xi)采用(yong)(yong)原子(zi)(zi)吸收分光光度法。

　　活性炭(tan)明膠(jiao)復合材料的特點

　　掃描(miao)電(dian)(dian)子(zi)顯(xian)微(wei)鏡(SEM)獲得(de)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)明(ming)(ming)膠(jiao)(jiao)(jiao)復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)外表(biao)面(mian)(mian)。掃描(miao)電(dian)(dian)子(zi)顯(xian)微(wei)鏡和能量色(se)散(san)X射(she)線光譜(pu)可用于元(yuan)素組分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)布(SEM/EDX)通(tong)過掃描(miao)電(dian)(dian)子(zi)顯(xian)微(wei)鏡進(jin)行映射(she)分(fen)(fen)(fen)析(xi)，分(fen)(fen)(fen)別表(biao)示活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)明(ming)(ming)膠(jiao)(jiao)(jiao)復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)中的(de)(de)形態(tai)和元(yuan)素成分(fen)(fen)(fen)。通(tong)過BET測量表(biao)面(mian)(mian)積，發現活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)明(ming)(ming)膠(jiao)(jiao)(jiao)復合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)窄孔分(fen)(fen)(fen)布和3.25nm平均(jun)孔徑。結果表(biao)明(ming)(ming)，吸附的(de)(de)珠粒為(wei)中孔(2-50nm)。零電(dian)(dian)荷(he)點為(wei)4.5表(biao)明(ming)(ming)蓋材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)性質是酸性的(de)(de)。圖(tu)(tu)1(a)和(b)中的(de)(de)SEM照片以20×和200×放大倍數(shu)拍攝，分(fen)(fen)(fen)別觀(guan)察(cha)形狀和表(biao)面(mian)(mian)形狀。SEM圖(tu)(tu)像顯(xian)示直(zhi)徑約4 mm球形珠(圖(tu)(tu)1(a))。在較高的(de)(de)放大倍數(shu)下，還觀(guan)察(cha)到許多孔的(de)(de)粗(cu)糙表(biao)面(mian)(mian)。

　　(a)珠粒(li)尺寸(cun)和(b)活性炭明膠復合(he)材料外表面(mian)SEM照片(pian)。

　　顯(xian)示(shi)(shi)吸(xi)(xi)附鉛(qian)離(li)子的(de)前后(b)活性炭明膠復(fu)合(he)材料(liao)EDX點映射。它可以(yi)提(ti)供(gong)元素分布(bu)映射的(de)指示(shi)(shi)。藍色亮(liang)點表示(shi)(shi)吸(xi)(xi)附在(zai)活性炭明膠復(fu)合(he)材料(liao)上的(de)鉛(qian)離(li)子，如(ru)圖2所示(shi)(shi)(b)所示(shi)(shi)。分布(bu)在(zai)吸(xi)(xi)附劑表面的(de)高(gao)密度藍點顯(xian)示(shi)(shi)鉛(qian)離(li)子的(de)吸(xi)(xi)附效果。

　　吸(xi)附鉛(qian)離(li)子前(qian)和(b)活(huo)性炭明膠復合材(cai)料吸(xi)附后(a)的(de)EDX點映射。

　　pH吸附鉛(qian)離子(zi)對活性炭明膠復(fu)合材料的影響

　　溶(rong)(rong)液pH影響吸附(fu)劑表(biao)面官(guan)能(neng)團(tuan)的(de)離(li)子(zi)(zi)狀態，因此預(yu)期(qi)吸附(fu)是溶(rong)(rong)液pH依賴性(xing)(xing)的(de)。通過(guo)評估在(zai)1.5-5范(fan)圍內不(bu)(bu)同溶(rong)(rong)液的(de)不(bu)(bu)同溶(rong)(rong)液pH圖3顯示了(le)下面的(de)吸附(fu)容量來研究效果。沒有超過(guo)初始pH值5.避免(mian)鉛(qian)離(li)子(zi)(zi)沉淀。從圖2中可以看出活性(xing)(xing)炭明(ming)膠(jiao)復合材料吸附(fu)劑的(de)吸附(fu)容量(qe)隨溶(rong)(rong)液的(de)pH增(zeng)加(jia)值。在(zai)pH 在(zai)2和3之(zhi)間觀察qe而在(zai)pH 4附(fu)近到達平臺。結果表(biao)明(ming)，活性(xing)(xing)炭明(ming)膠(jiao)復合材料吸附(fu)劑適用(yong)于酸性(xing)(xing)廢水的(de)處理。在(zai)低pH范(fan)圍內，H 濃度高，促進了(le)吸附(fu)劑官(guan)能(neng)團(tuan)的(de)質子(zi)(zi)化，導(dao)致正電，導(dao)致鉛(qian)離(li)子(zi)(zi)靜電排斥(chi)。此外，在(zai)低pH氫(qing)離(li)子(zi)(zi)與鉛(qian)離(li)子(zi)(zi)競爭吸附(fu)位(wei)點。

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

　　本研究(jiu)獲(huo)(huo)得(de)的(de)(de)吸附結果表明(ming)(ming)(ming)，粉(fen)末活性(xing)炭和明(ming)(ming)(ming)膠組合獲(huo)(huo)得(de)的(de)(de)吸附劑(ji)可作為(wei)從廢水中回(hui)收鉛離子(zi)的(de)(de)實用吸附劑(ji)。活性(xing)炭明(ming)(ming)(ming)膠復合材料(liao)是一(yi)種高(gao)(gao)效(xiao)環保的(de)(de)吸附劑(ji)。試驗發(fa)(fa)現，即使在低初始濃度下，活性(xing)炭明(ming)(ming)(ming)膠吸附劑(ji)對鉛離子(zi)的(de)(de)吸收率也很高(gao)(gao)，濃度分布遵循偽二級動力學模型。發(fa)(fa)現吸附容量是溶液pH依賴(lai)性(xing)較高(gao)(gao)pH在范(fan)圍內獲(huo)(huo)得(de)較高(gao)(gao)的(de)(de)容量。*高(gao)(gao)吸附效(xiao)率約為(wei)90%。因(yin)此(ci)，活性(xing)炭明(ming)(ming)(ming)膠復合材料(liao)似(si)乎非(fei)常(chang)適合從廢水中去(qu)除鉛離子(zi)。