改性活性炭處理含酚廢水

　　蘭炭產(chǎn)業(yè)會產(chǎn)生大量的含酚廢水。含酚廢水會對人體、農(nóng)作物、水生生物等產(chǎn)生危害。吸附劑可用于含酚廢水的處理。活性炭具有豐富的孔道結(jié)構(gòu)和發(fā)達(dá)的比表面，它是工業(yè)中最常用的吸附劑。經(jīng)過改性處理，活性炭的吸附性能得到進(jìn)一步改善?。本文分別采用高溫、超聲波、化學(xué)試劑、摻雜殼聚糖的方法對活性炭進(jìn)行了改性處理，并將其用于含酚廢水的處理。

　　一、實(shí)驗(yàn)

　　1.1 試劑與儀器

　　試劑：殼聚糖，成都優(yōu)武特科技有限公司，活性炭，鞏義市美源凈水材料有限公司，苯酚，康誠生物科技有限公司，鹽酸，中化蒙聯(lián)化工有限公司，氫氧化鈉，中化蒙聯(lián)化工有限公司，硝酸，永清縣永飛化學(xué)試劑有限公司，氨水，新鄉(xiāng)市永順化工有限公司，雙氧水，濟(jì)南坤豐化工有限公司。

　　儀器：DF-101S型恒溫水浴鍋，力辰科技，HY92A型水浴恒溫振蕩器，常州市金壇區(qū)環(huán)宇科學(xué)儀器廠：RXL-Z型馬弗爐，天津中環(huán)電爐股份有限公司，PHS-3C型pH計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司，UV757CRT型紫外分光光度計(jì)，上海分析儀器廠，JK-DUC-1500VDE型超聲波清洗機(jī).上海精密科學(xué)儀器有限公司。

　　1.2 改性方法

　　1.2.1 高溫改性

　　分別在400°C、500°C、600°C、700°C和800°C下處理1h。

　　1.2.2 超聲波改性

　　分別在180W、210W、240W、270W和300W下處理30min。

　　1.2.3 化學(xué)試劑改性

　　配制濃度為2mol/L的硝酸、鹽酸、氫氧化鈉、氨水和雙氧水溶液?；钚蕴颗c溶液的比例為1g：10mL。統(tǒng)一在90°C下加熱蒸憎2h，之后經(jīng)過旋蒸、干燥。

　　1.2.4 摻雜殼聚糖改性

　　按一定比例稱取殼聚糖.攪拌均勻后加入氫氧化鈉溶液，使樣品凝結(jié)。經(jīng)過濾、洗滌、干燥、研磨、篩分，分別制備殼聚糖的摻雜比例為1：2、1：4、1：6、1：8、1：10的吸附劑，并命名為CTS-AC2、CTS-AC4、CTS-AC6、CTS-AC8、CTS-AC10。

　　1.3 吸附原料

　　對質(zhì)量濃度為3500mg/L的苓酚水溶液(作為含酚廢水的模擬水溶液)進(jìn)行吸附性能考察。

　　二、結(jié)果與討論

　　2.1 高溫改性

　　圖1為不同溫度處理后的等溫吸附結(jié)果。由圖1可知：不同溫度處理后的活性炭對于苯酚的吸附量均隨吸附時間的延長呈現(xiàn)出先快速增大后趨于穩(wěn)定的趨勢。

　　圖2為不同溫度處理后的最大吸附量。由圖2可知：隨著溫度的升高，最大吸附量先增大后減小。這是因?yàn)楦邷叵禄钚蕴繒l(fā)生熱解反應(yīng)，從而改變其結(jié)構(gòu).使其活性增強(qiáng)。但溫度過高，會使活性炭的結(jié)構(gòu)坍塌。最佳的處理溫度為600°C，在此溫度下處理后活性炭的最大吸附量達(dá)到52.9mg/g，與未改性前的最大吸附量相比提高了70.6%。

　　2.2 超聲波改性

　　圖3為不同超聲波功率處理后的等溫吸附結(jié)果。由圖3可知：不同超聲波功率處理后的活性炭對于苯酚的吸附量均隨著吸附時間的延長呈現(xiàn)出先快速增大后趨于穩(wěn)定的趨勢。與高溫處理相比，超聲波處理的效果沒有那么明顯。

　　圖4為不同超聲波功率處理后的最大吸附量。由圖4可知：隨著超聲波功率的增大，最大吸附量先逐漸增加后略微下降。這是因?yàn)殡S著超聲波功率的增加，活性炭孔道內(nèi)的灰分被清除，改善了其孔道結(jié)構(gòu)。但超聲波功率過大，會使活性炭的結(jié)構(gòu)遭到破壞。最佳的超聲波功率為240W，在此超聲波功率下活性炭的最大吸附量為35.2mg/g，與未改性前的最大吸附量相比提高了13.4%。

　　2.3 化學(xué)試劑改性

　　圖5為不同化學(xué)試劑處理后的等溫吸附結(jié)果。由圖5可知：不同化學(xué)試劑處理后的活性炭對于苯酚的吸附量均隨吸附時間的延長呈現(xiàn)出先快速增大后趨于穩(wěn)定的趨勢。與超聲波改性相比，化學(xué)試劑改性的效果更明顯。

　　圖6為不同化學(xué)試劑處理后的最大吸附量。由圖6可知：雙氧水和氫氧化鈉溶液的處理效果較好。經(jīng)過氫氧化鈉溶液處理后，活性炭的最大吸附量達(dá)到53.2mg/g，與未改性前的最大吸附量相比提高了71.6%。這是因?yàn)闅溲趸c溶液能夠提高活性炭的表面極性，進(jìn)而改善其對苯酚的吸附性能。

　　2.4 摻雜殼聚糖改性

　　圖7為摻雜不同比例殼聚糖處理后的等溫吸附結(jié)果。由圖7可知：摻雜殼聚糖改性后的活性炭對于苯酚的吸附量均隨吸附時間的延長呈現(xiàn)出先快速增大后趨于穩(wěn)定的趨勢。與化學(xué)試劑改性相比，摻雜殼聚糖比例為1：6時的改性效果更明顯。

　　圖8為摻雜不同比例殼聚糖處理后的最大吸附量。由圖8可知：隨著摻雜比例的增加，最大吸附量呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢，當(dāng)摻雜比例為1：6時，最大吸附量達(dá)到67.1mg/g，與未改性前的最大吸附量相比提高了116.2%。這是因?yàn)閾诫s的殼聚糖提供了更多的極性基團(tuán)，進(jìn)而改善了吸附效果。

　　三、結(jié)論

　　(1)四種改性處理方法的效果依次為摻雜殼聚糖改性〉化學(xué)試劑改性>高溫改性〉超聲波改性。

　　(2)當(dāng)殼聚糖與活性炭的摻雜比例為1：6時，最大吸附量達(dá)到67.1mg/g，與未改性前的最大吸附量相比提高了116.2%。(來源：吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院)