活性炭明膠復合材料吸(xi)附鉛(qian)離子

　　活(huo)性炭明膠復合材料吸附(fu)(fu)鉛離(li)子、農化工、采礦、金屬(shu)加工等工業在環境(jing)中釋放(fang)(fang)過量鉛離(li)子，對(dui)人類和(he)動物有害(hai)。因此(ci)，在將(jiang)含鉛廢水排放(fang)(fang)到環境(jing)中之(zhi)前(qian)，有必要對(dui)其進行(xing)處理。由于(yu)活(huo)性炭具有多孔(kong)結(jie)構(gou)、非常高的表面積(ji)、高容量和(he)高吸附(fu)(fu)率，因此(ci)活(huo)性炭對(dui)重金屬(shu)離(li)子的吸附(fu)(fu)性能得(de)到了廣(guang)泛的應用。

　　本期介紹了(le)從水(shui)溶液和(he)(he)實際廢水(shui)樣品中(zhong)吸(xi)附污染物(wu)(wu)的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)和(he)(he)明膠(jiao)的(de)組(zu)合(he)(he)。明膠(jiao)是一種來自各種動(dong)物(wu)(wu)副產品的(de)可(ke)生物(wu)(wu)降(jiang)解聚合(he)(he)物(wu)(wu)膠(jiao)原蛋白(bai)。*近，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)明膠(jiao)復合(he)(he)材料(liao)是由動(dong)物(wu)(wu)組(zu)織的(de)蛋白(bai)質和(he)(he)粉末活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)制成的(de)，鉛(qian)離(li)子(zi)的(de)吸(xi)附是通(tong)過增加活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)量(liang)和(he)(he)比例(li)來研(yan)究的(de)。批量(liang)平(ping)衡和(he)(he)動(dong)力學(xue)量(liang)平(ping)衡和(he)(he)動(dong)力學(xue)實驗(yan)。此外，還(huan)研(yan)究了(le)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)明膠(jiao)復合(he)(he)材料(liao)從水(shui)溶液中(zhong)去除鉛(qian)離(li)子(zi)的(de)吸(xi)附行為。

　　實驗(yan)測試中(zhong)的幾種(zhong)方法

　　一、批量動力學實驗。

　　在(zai)500毫(hao)克升濃度-1的鉛(qian)離子(zi)溶液中進行動力學實驗。通(tong)過使(shi)用0.1M HCl和NaOH鉛(qian)溶液的初(chu)始(shi)溶液pH調(diao)節至5.5。將0.15g添加活性炭明膠復合材(cai)料(liao)，含50種ml在(zai)連續(xu)搖(yao)動鉛(qian)離子(zi)溶液的容器中。用注(zhu)射器取出預定(ding)時間(jian)隔的1ml鉛(qian)濃度通(tong)過原子(zi)吸(xi)收分光光度法分析溶液樣(yang)品(pin)。

　　二、批(pi)量平(ping)衡實驗。

　　對接(jie)觸時間、鉛離(li)子(zi)初始濃度(du)、活性炭明膠(jiao)材料(liao)用(yong)(yong)量(liang)和(he)溶液進行(xing)批量(liang)平衡(heng)試驗，獲(huo)得平衡(heng)等溫線pH。將0.15g添(tian)加活性炭明膠(jiao)復合(he)材料(liao)50種ml將混合(he)物放入旋轉振蕩(dang)器中24小時。然后(hou)分(fen)析上清(qing)液的鉛離(li)子(zi)濃度(du)。所有實(shi)驗一式三份，并報(bao)告平均值(zhi)。為(wei)了研究(jiu)pH使(shi)用(yong)(yong)0的影(ying)響(xiang).1M HCl和(he)NaOH溶液的開(kai)始pH和(he)*終pH調(diao)節至(zhi)1.5至(zhi)5.5之(zhi)間的值(zhi)。鉛離(li)子(zi)濃度(du)分(fen)析采用(yong)(yong)原子(zi)吸收(shou)分(fen)光光度(du)法。

　　活性炭明(ming)膠復(fu)合材料的(de)特點

　　掃(sao)描電(dian)子顯微(wei)鏡(jing)(jing)(SEM)獲得(de)活(huo)性炭明(ming)膠復(fu)合材(cai)料的(de)(de)(de)外表(biao)面。掃(sao)描電(dian)子顯微(wei)鏡(jing)(jing)和(he)能(neng)量色(se)散X射線光譜可用于元素組分的(de)(de)(de)分布(bu)(SEM/EDX)通過掃(sao)描電(dian)子顯微(wei)鏡(jing)(jing)進行映射分析，分別表(biao)示活(huo)性炭明(ming)膠復(fu)合材(cai)料中的(de)(de)(de)形(xing)態和(he)元素成(cheng)分。通過BET測量表(biao)面積，發現活(huo)性炭明(ming)膠復(fu)合材(cai)料的(de)(de)(de)窄孔分布(bu)和(he)3.25nm平(ping)均孔徑。結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，吸(xi)附的(de)(de)(de)珠粒為中孔(2-50nm)。零電(dian)荷點為4.5表(biao)明(ming)蓋材(cai)料的(de)(de)(de)表(biao)面性質是酸性的(de)(de)(de)。圖(tu)(tu)1(a)和(he)(b)中的(de)(de)(de)SEM照片以20×和(he)200×放大倍數拍攝，分別觀察形(xing)狀和(he)表(biao)面形(xing)狀。SEM圖(tu)(tu)像顯示直徑約(yue)4 mm球(qiu)形(xing)珠(圖(tu)(tu)1(a))。在較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)放大倍數下，還觀察到(dao)許多孔的(de)(de)(de)粗糙表(biao)面。

　　(a)珠粒尺寸和(b)活性炭明膠復(fu)合材料外表面SEM照片。

　　顯示(shi)吸附(fu)鉛(qian)(qian)離(li)子的(de)(de)前后(b)活(huo)性炭(tan)明膠復(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)EDX點(dian)映射。它(ta)可以(yi)提供元素分(fen)布映射的(de)(de)指(zhi)示(shi)。藍色亮點(dian)表示(shi)吸附(fu)在(zai)活(huo)性炭(tan)明膠復(fu)(fu)合(he)材(cai)料(liao)上的(de)(de)鉛(qian)(qian)離(li)子，如圖2所示(shi)(b)所示(shi)。分(fen)布在(zai)吸附(fu)劑(ji)表面的(de)(de)高密度藍點(dian)顯示(shi)鉛(qian)(qian)離(li)子的(de)(de)吸附(fu)效果(guo)。

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

　　pH吸附鉛(qian)離(li)子對活性(xing)炭(tan)明膠復合(he)材(cai)料(liao)的影響(xiang)

　　溶(rong)液(ye)pH影響吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑表面官能團的(de)(de)(de)離(li)子(zi)(zi)狀態，因此預期吸(xi)附(fu)(fu)(fu)是溶(rong)液(ye)pH依賴性(xing)的(de)(de)(de)。通過評估在(zai)1.5-5范(fan)圍內不同溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)不同溶(rong)液(ye)pH圖(tu)3顯(xian)示(shi)了下(xia)面的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量來研究效果。沒有(you)超過初始pH值5.避免(mian)鉛離(li)子(zi)(zi)沉淀。從圖(tu)2中可以(yi)看出活性(xing)炭明膠復合(he)材料(liao)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(qe)隨溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)pH增加值。在(zai)pH 在(zai)2和(he)3之間觀察qe而在(zai)pH 4附(fu)(fu)(fu)近到達平臺。結(jie)果表明，活性(xing)炭明膠復合(he)材料(liao)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑適用于酸性(xing)廢水(shui)的(de)(de)(de)處理(li)。在(zai)低pH范(fan)圍內，H 濃度高，促進了吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑官能團的(de)(de)(de)質(zhi)子(zi)(zi)化(hua)，導致(zhi)正電，導致(zhi)鉛離(li)子(zi)(zi)靜電排(pai)斥。此外，在(zai)低pH氫離(li)子(zi)(zi)與鉛離(li)子(zi)(zi)競爭吸(xi)附(fu)(fu)(fu)位點。

　　pH活(huo)性炭明膠復合材料對鉛(qian)(qian)離子吸(xi)附(fu)的影響。活(huo)性炭明膠復合材料劑量0.15g/50ml，溫度23±2℃，鉛(qian)(qian)濃度(a)50mgl-1和(b)200mgl-1。

　　本研究獲(huo)得的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)結果表明(ming)(ming)，粉末活(huo)性炭和(he)明(ming)(ming)膠(jiao)(jiao)組合(he)獲(huo)得的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)可(ke)作(zuo)為從廢水中回收鉛(qian)(qian)離子(zi)的(de)(de)實用(yong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)。活(huo)性炭明(ming)(ming)膠(jiao)(jiao)復(fu)合(he)材料是一種高效環(huan)保的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)。試驗(yan)發(fa)現，即使(shi)在低(di)初(chu)始濃度下，活(huo)性炭明(ming)(ming)膠(jiao)(jiao)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)對鉛(qian)(qian)離子(zi)的(de)(de)吸(xi)(xi)收率(lv)也很高，濃度分布(bu)遵(zun)循偽(wei)二級動力學模(mo)型(xing)。發(fa)現吸(xi)(xi)附(fu)(fu)容量是溶液pH依賴性較(jiao)高pH在范圍(wei)內獲(huo)得較(jiao)高的(de)(de)容量。*高吸(xi)(xi)附(fu)(fu)效率(lv)約為90%。因(yin)此，活(huo)性炭明(ming)(ming)膠(jiao)(jiao)復(fu)合(he)材料似乎非常適合(he)從廢水中去除(chu)鉛(qian)(qian)離子(zi)。