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《南京理工大学》 2006年
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改性ACF对重金属离子的动态吸附研究

陈霜艳  
【摘要】:活性炭纤维(ACF)具有独特的孔结构和表面化学性质,对重金属离子有高效快速的吸附性能,为了进一步提高其吸附能力,采用氧化、磺化和碱化处理等方法对毡状ACF进行了表面化学改性,分别采用静态和动态方法研究ACF改性前后对单一重金属离子和混合重金属离子的吸附性能,并进行了ACF的再生实验研究。 经氧化、磺化和碱化处理制得了各种毡状改性ACF,通过Boehm滴定、氮吸附脱附等温线和红外光谱分析研究改性前后的ACF。结果表明,与原样ACF相比,氧化ACF表面酸性基团含量增加了289%,磺化ACF表面酸性基团含量增加了322%。孔隙结构分析表明,氧化ACF经碱化处理的样品(ACF-O-Na)比表面积和孔容比ACF原样降低了约38%,其余改性ACF(氧化ACF、磺化ACF、磺化后碱化ACF)与原样ACF相比,微孔破坏较小,中孔含量有所增加,比表面积和孔容等变化均不太大。 采用静态法研究ACF及改性ACF对重金属离子的吸附性能。结果表明,改性ACF对重金属离子的吸附能力均比原样ACF提高了,ACF的饱和吸附量为79mgPb~(2+)/gACF,而氧化ACF、磺化ACF、氧化后碱化ACF和磺化后碱化ACF对铅离子的饱和吸附量分别可以达到102mg/g、109mg/g、361mg/g和240mg/g。比表面积等孔结构参数不是影响各种ACF吸附重金属离子能力的主导因素。混合离子的吸附竞争系数曲线表明,Pb~(2+)和Cu~(2+)混合体系中Pb~(2+)—Cu~(2+)表现为拮抗吸附效应,Pb~(2+)和Cd~(2+)混合体系中Pb~(2+)—Cd~(2+)则表现了更显著的拮抗吸附效应。ACF对Pb~(2+)吸附选择性优于Cu~(2+)和Cd~(2+)。 采用自制升流式单床吸附柱动态吸附装置研究各种ACF对重金属离子的动态吸附性能。结果表明,穿透曲线的形状及穿透时间强烈依赖实验条件,在其他实验条件不变的情况下,流速越大,进水浓度越大,吸附剂(ACF)用量越少,吸附柱穿透加快。无论从吸附容量还是从达标出水方面来看,改性ACF都优于未改性的ACF。其中ACF-O-Na效果最佳,在样品填充量为0.5g、进水浓度19mg/L及流速15mL/min条件下,其饱和吸附量为206.7mgPb~(2+)/gACF,而原样ACF为19.2mgPb~(2+)/gACF。相同ACF吸附剂对铅离子的吸附能力强于铜离子和镉离子,与静态吸附相一致。饱和吸附的ACF-O-Na样品再生后进行动态吸附研究表明,再生三次后吸附效率达到90%以上,仍保持良好的吸附性能。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:X132

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