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生物质基活性炭处理重金属废水研讨进展

2018-03-19 09:13:51 露丰水处理 阅读

   总述了生物质基活性炭用于处理废水中重金属离子常用的制备办法,影响其处理效果的要素。指出经过深入研讨活性炭外表的理化性质对重金属离子吸附性能影响,取得孔隙结构和外表官能团对重金属离子吸附量的函数联系,优化制备工艺,能够大大提高对重金属离子的吸附性能,并对往后的研讨方向进行了展望。

    跟着城市化进程的加快和工农业的迅猛开展,特别是矿冶、化工、电子等工业的出产进程中,大量含铅、镉、汞、铬、砷、铜、锌、镍等重金属离子的废水未经恰当处理直接排放,造成水体污染,严重威胁到人类及其他各类生物的生计,成为全球性的环境问题。

    在很多的废水处理办法中,吸附法因其操作简洁、处理容量大,能够快速高效地处理低浓度废水(重金属离子浓度小于10mg/L),遭到国内外研讨者的广泛重视。现在,使用最多的吸附剂是活性炭,它具有孔隙兴旺、比外表积大、外表官能团丰厚等特色,能够有效地去除废水中重金属离子。

    可是,高质量的活性炭价格昂贵,且再生功率较低,严重制约其大规模的工业化使用。以农业、林业、日子等抛弃生物质(稻壳、羊骨、山核桃壳、米糠等)为资料制备活性炭用于处理废水中重金属离子(Cr6+、Cu2+、Hg2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+等),具有杰出去除效果和环境效益。

1生物质基活性炭的制备

    生物质基活性炭的制备进程:首先在阻隔空气的条件下,经过热分化脱去生物质中的水分和蒸发分,得到具有原始孔结构的炭物质;然后经过活化进一步开展其孔隙结构,得到具有兴旺孔隙的活性炭产品。活化办法首要分为物理活化法和化学活化法2类。

1.1物理活化法

    物理活化法亦称气体活化法,是使用二氧化碳、水蒸汽等气体在700~1000℃高温下,经过氧化反应将炭化物进一步气化。水蒸汽比二氧化碳具有更强的氧化效果,因而制备的活性炭比二氧化碳活化含有更多的含氧官能团,常用于重金属阳离子去除。

    用水蒸汽活化法制备竹基活性炭吸附Hg2+、Cd2+。结果标明,当活性炭比外表积、总孔容、微孔孔容、外表酸性含氧官能团分别为608m2/g、0.69cm3/g、0.11cm3/g、1.25meq/g时;孔隙结构以中孔为主,Hg2+、Cd2+的最大吸附容量分别为248.05、239.45mg/g。

    生物质中含有硫、氮、氧、氢、磷、氯等杂原子,在炭化进程中构成包含碳在内的活性位点,具有必定的酸碱性,有利于对重金属离子的吸附。但由于物理活化温度较高、反应时刻较长,绝大多数官能团在活化进程中被分化,制备的活性炭外表往往出现弱酸性或弱碱性。

    降低活化温度、缩短活化时刻(活化温度为600℃,活化时刻为2h),用水蒸汽活化制备甘蔗渣基活性炭吸附Ni2+,制备的活性炭比外表积、阳离子交流才能、外表酸性含氧官能团、灰分分别为536.5m2/g、3.96meq/g、2.30meq/g、5.22%,Ni2+的最大吸附容量140.85mg/g。

    甘蔗渣为软壳类木质纤维素,灰分(K、Na、Ca等)含量较高,不利于制备较大比外表积的活性炭,但外表酸性含氧官能团含量较高,提高了阳离子交流才能,相同添加活性炭对Ni2+的吸附量。

1.2化学活化法

    化学活化法是经过活化剂与炭化料或原资料之间的一系列交联、缩聚反应,再经过化学药品洗脱步骤而发作丰厚的孔隙结构[9]。现在使用较多、较老练的活化办法有H3PO4活化法、ZnCl2活化法等。H3PO4活化法包含浸渍和活化2个阶段。经过浸渍阶段的脱水和酸催化效果,使大量纤维发作水解,构成纤维磷脂;活化阶段在磷酸促和下发作缩聚反应而芳构化,构成含有丰厚孔隙的类似石墨的微晶结构。

    以杏核和桃核混合为质料,活化温度400~1000℃,浸渍比0.63~1.02,采用H3PO4活化法制备的活性炭均具有较大的阳离子交流才能(CEC),最大的CEC(2.2mmol/g)在800℃取得,这首要与构成的含磷安稳官能团(首要为多磷酸盐与碳构成的P—O—C键)有关,除此之外还有少数的羧基、内酯基和酚基。

    因而,H3PO4活化法制备活性炭用于重金属阳离子的吸附具有显着的优越性。但是,活性炭对重金属离子的吸附效果不只取决于外表官能团的品种和数量,还受孔隙结构散布的影响。研讨标明,活性炭吸附使用率最高的孔径与吸附质分子直径的比值为1.7~3.0,而重金属离子在水溶液中多以水合离子的状况存在,其半径一般小于0.5nm,则有效吸附首要发作在微孔活性炭。

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