焦粉基碳吸附材料對銅(Ⅱ)離子的吸附特性.pdf

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1、第27卷第2期應(yīng)用化學(xué)Vol_27No．22010年2月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYFeb．20l0焦粉基碳吸附材料對銅(Ⅱ)離子的吸附特性雒和明曹國璞張建強(qiáng)。張德懿。趙霞。董鵬。(。蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院蘭州730050；長慶石油第二采油處巨力工程建設(shè)公司甘肅)摘要采用硝酸預(yù)氧化焦粉、氯化鋅化學(xué)活化法制備了焦粉基碳吸附材料?？疾炝私狗刍嘉讲牧蠈λ秀~(Ⅱ)離子的吸附特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，焦粉基碳吸附材料吸附平衡時(shí)間90min，該吸附過程符合Langmuir型吸附模型；不同溫度下的△H。>0、AG。<

2、0，證實(shí)其吸附過程是一個(gè)自發(fā)吸熱過程；AS。>0，表明銅離子在固液界面有序性減小、混亂度增大。對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)模型擬合，二級相關(guān)系數(shù)R10．9991，顯示吸附過程動力學(xué)與二級動力學(xué)模型相關(guān)性較好。關(guān)鍵詞焦粉基碳吸附材料，銅(I1)離子，吸附模型，吸附熱力學(xué)，吸附動力學(xué)中圖分類號：0636．1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1000-0518(2010)02-0211_04D0I：10．3724／SP．J．1095．2010．90068含Cu廢水是水環(huán)境中的主要污染物之一，主要來自電鍍、采礦、化工等工業(yè)。常用的處理方法有氧化法、中和沉淀法、電解法、

3、膜處理技術(shù)、吸附離子交換法和生物吸附法¨J。用活性炭等吸附材料對含銅廢水的處理有不少研究報(bào)道，李瓊等采用殼聚糖對廢水中的cu的吸附研究。李增新等對天然沸石負(fù)載殼聚糖去除廢水中銅離子進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在25oC、pH值為6～8的條件下，沸石．殼聚糖對cu的飽和吸附量為39．1mg／g。曲榮君等對可溶性甲殼質(zhì)的制備及其對銅離子的吸附進(jìn)行研究，結(jié)果表明，可溶性甲殼質(zhì)對cu¨的最佳吸附條件為：40℃，pH值為3～3．8。而采用焦粉基碳吸附材料吸附銅離子的特性研究國內(nèi)外未見相關(guān)報(bào)道。冶金、化工、電石等企業(yè)在焦炭利用過程中要產(chǎn)生大量的焦粉，它具有固定

4、碳含量高、揮發(fā)分低、強(qiáng)度高、原料易得等特點(diǎn)。焦粉不僅造成大量能源、資源浪費(fèi)，同時(shí)危害人們的身體健康。本文作者曾考察了焦粉基碳吸附材料對水中鉻(VI)離子、鉛(11)離子和亞甲基藍(lán)染料的吸附性能、特性；在此基礎(chǔ)上考察其對銅(II)離子吸附，以期全面、綜合評價(jià)焦粉基碳吸附材料的吸附性能，為焦粉的資源化利用得出有益的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。1實(shí)驗(yàn)部分1．1試劑和儀器焦粉(水分2．26％、灰分13．5％、揮發(fā)分4．55％、硫含量0．8％、固定碳78．89％，酒泉鋼鐵集團(tuán)公司)；氯化鋅、HC1、五水硫酸銅、二苯硫腙、氯仿、NaOH，均為分析純試劑。pHS3D型酸度

5、計(jì)；VIS-7230G型分光光度計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司)；TfiStar3000型全自動比表面積和孔隙度分析儀(美國麥克儀器公司)。1．2焦粉基碳吸附材料的制備焦粉經(jīng)粉碎，過0．05mm篩孔，在0．05mm焦粉中按m(焦粉)：m(HNO)=1：1加入30％HNO，密閉放置12h預(yù)氧化處理；將預(yù)氧化焦粉與ZnC1按質(zhì)量比1：3混合均勻，加適量水?dāng)嚢璩珊隣?，放人馬福爐，以2—10~C／min的加熱速度升溫至350℃恒溫1h，N氣保護(hù)下繼續(xù)升溫至850℃，恒溫活化1．5h，然后冷卻至室溫，水洗、干燥得焦粉基碳吸附材料。1．3焦粉基碳吸附材料

6、的表征采用比表面積和孔隙度分析儀，在77K下利用BJH脫附法，通過測定的吸附、脫附曲線、BET及2009-01-20收稿，2009-03-28修回甘肅省教育廳研究生導(dǎo)師科研項(xiàng)目(0703-09)通訊聯(lián)系人：雒和明，男，碩士，高級工程師；E—mail：luohm@lut．crl；研究方向：綠色化學(xué)與材料2l2應(yīng)用化學(xué)第27卷Langmuir曲線，計(jì)算平均孑L尺寸、孔容積和表面積。1．4吸附分析方法本實(shí)驗(yàn)通過分光光度法，測定吸附前后的溶液濃度變化，按下式計(jì)算吸附量：V(ci—C)q—式中，q為吸附量(mg／g)；V為溶液體積(L)；m為吸附劑量

7、(g)；ci為初始吸附質(zhì)濃度(mg／L)；c為吸附后剩余吸附質(zhì)濃度(mg／L)。2結(jié)果討論2．1焦粉基碳吸附材料的表征由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，焦粉基碳吸附材料經(jīng)ZnC1：活化，其表面積、孔容積提高。在碳材料的吸附過程中，吸附質(zhì)分子在中孑L中的擴(kuò)散作用控制吸附速率。因此，孔容分布表明該焦粉基碳吸附材料有利于吸附相對分子量較大的吸附質(zhì)_5]。表1焦粉基碳吸附材料的物理性質(zhì)一l-∞∞g一、一葛日；=oI_}口《Table1Specificsurfacearea(S)andporevolumeofcokepowderactivatedcarbon2

8、．2平衡吸附時(shí)間測定在7個(gè)具塞錐形瓶中加入100mL濃度為80mL的Cu“溶液，準(zhǔn)確稱取0．6740g焦粉基碳吸附材料，室溫振蕩60min，取濾液測其吸光度，計(jì)算吸附量，結(jié)果如圖