丁春生，鄒邦文，繆佳，諸錢芬

（浙江工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，浙江 杭州，310012）

高錳酸鉀改性活性炭的表征及其吸附Cu2+的性能

丁春生，鄒邦文，繆佳，諸錢芬

（浙江工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，浙江 杭州，310012）

為提高活性炭對(duì)廢水中Cu2+的去除效率，用不同濃度的KMnO4溶液，采用靜置氧化/冷凝回流法對(duì)顆粒活性炭進(jìn)行改性。采用BET，SEM，F(xiàn)T-IR和XRD等方法對(duì)改性活性炭的理化性質(zhì)進(jìn)行表征；探討改性活性炭投加量、pH、吸附時(shí)間、溫度對(duì)吸附Cu2+的影響。研究結(jié)果表明：當(dāng)Cu2+質(zhì)量濃度為20 mg/L，投加量為5 g/L時(shí)，0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC對(duì)Cu2+的吸附去除率分別達(dá)到84%和95%，分別是GAC的1.20和1.36倍；吸附劑在5 g/L投加量時(shí)，180 min基本達(dá)到吸附平衡；3種吸附劑對(duì)Cu2+的吸附，隨著pH的降低而減少；溫度對(duì)活性炭吸附Cu2+的影響相對(duì)較小。

活性炭；改性；高錳酸鉀；吸附；Cu2+

含銅廢水主要來(lái)源于銅的冶煉、加工及電鍍等生產(chǎn)過(guò)程[1]。含銅廢水對(duì)動(dòng)物、植物和人類的危害極大,當(dāng)其質(zhì)量濃度達(dá)到0.1～0.2 mg/L，即可導(dǎo)致魚類死亡；用含銅廢水做灌溉用水時(shí)，銅離子容易停留在植物根部，影響?zhàn)B分吸收，對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)不利；同時(shí)，銅元素可在生物體內(nèi)富集，轉(zhuǎn)化為重金屬有機(jī)化合物后，這些有毒的化合物通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，從而危害人體的健康[2?3]。因此提高廢水中Cu2+的去除效率具有現(xiàn)實(shí)意義。目前，含銅廢水的處理工藝有化學(xué)沉淀法、電解法、反滲透法、離子交換法、離子螯合法、吸附法、生物法等[4]。活性炭常常作為吸附劑用在水處理中，但由于活性炭的生產(chǎn)成本較高，再生過(guò)程復(fù)雜，限制了活性炭的廣泛使用。因此如何提高其吸附容量和吸附效率、降低成本，對(duì)活性炭進(jìn)行改性處理是目前研究的熱點(diǎn)[5?6]。活性炭的改性主要包括表面結(jié)構(gòu)改性和表面化學(xué)性質(zhì)改性。表面結(jié)構(gòu)改性有物理法和化學(xué)法。表面化學(xué)性質(zhì)改性主要有表面氧化法、表面還原法、負(fù)載原子和化合物法和酸堿改性法[7?12]。但是目前國(guó)內(nèi)外鮮有高錳酸鉀改性活性炭處理含銅工業(yè)廢水的研究。本研究利用高錳酸鉀的氧化性對(duì)活性炭進(jìn)行改性，使活性炭表面結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，分析其吸附Cu2+的影響因素和作用機(jī)理。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑、材料與儀器

實(shí)驗(yàn)所用試劑主要有：高錳酸鉀（KMnO4）、硝酸（HNO3）和硝酸銅（Cu（NO3）2·3H2O），均為分析純?cè)噭Ｅ渲瀑|(zhì)量濃度為400 mg/L的Cu2+溶液作為儲(chǔ)備液，試驗(yàn)時(shí)用去離子水進(jìn)一步稀釋至相應(yīng)的濃度使用。

實(shí)驗(yàn)用活性炭為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司的顆粒活性炭，木質(zhì)，顆粒直徑為0.3～1 mm。

實(shí)驗(yàn)所用儀器主要為：Quanta200型環(huán)境掃描電鏡（荷蘭Philips-FEI公司）；島津原子吸收分光光度計(jì)AA?6300；ASAP2010快速比表面積與孔徑分布測(cè)試儀；Nicolet 6700傅里葉紅外光譜儀（美國(guó)熱電尼高力公司）；pH測(cè)定儀（WTWpH330i）；X’ Pert PRO型X線衍射儀（荷蘭PNAlytical公司）；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱DHG?9146A型（上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）；華利達(dá)HYG-II Refrigerator shaker恒溫?fù)u床；萬(wàn)用電熱器（嘉興市欣欣儀器設(shè)備有限公司）。

1.2 活性炭的預(yù)處理及改性

將200 g活性炭倒入1 000 mL燒杯中，用pH=6.4的去離子水反復(fù)洗，并清除表層溶液及上浮的活性炭，直至上清液清澈，且pH等于去離子水的pH為止。將洗凈的活性炭放入110 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中干燥16 h。干燥完成后，將其取出裝于棕色瓶?jī)?nèi)。放入干燥器中備用（記為GAC）。

稱量0.158 g和0.474 g KMnO4分別溶于100 mL去離子水中，配成0.01 mol/L和0.03 mol/L的KMnO4溶液。然后，分別倒入裝有10 g GAC的250 mL磨口錐形瓶中，靜置氧化改性10 min后，放在萬(wàn)用電熱器上沸騰回流1 h。冷卻后，用去離子水反復(fù)洗，使溶液不再渾濁且pH在6.5～7.0之間。將其放在110 ℃電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干16 h，干燥完成后，取出將其裝于樣品袋內(nèi)密封保存，放于干燥器中備用（記為0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC）。

1.3 活性炭的表征方法

分別對(duì)GAC，0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC進(jìn)行比表面積和孔徑測(cè)定（BET）、紅外光譜（Fourier-Transform infrared，F(xiàn)T-IR）分析、X線衍射（X-ray diffraction，XRD）分析和掃描電鏡（SEM）分析。在溫度77.35 K下，對(duì)活性炭樣品的比表面積（SBET）進(jìn)行氮?dú)馕綔y(cè)定；在4 000～400 cm?1范圍內(nèi)，進(jìn)行FT-IR攝譜，研究活性炭表面的羧基（—COOH）、內(nèi)酯基（—COOR）、酚羥基（—OH）、羰基（—C=O）等化學(xué)官能團(tuán)；XRD用于測(cè)定活性炭表面的微晶結(jié)構(gòu)變化，X線衍射分析儀的測(cè)定條件：X光管靶材，Cu靶；管電壓為40 kV；管電流為40 mA；對(duì)樣品表面鍍金后，用SEM對(duì)活性炭的表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行觀察。

1.4 Cu2+的吸附與平衡

（1） 將0.1～1.4 g的GAC，0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC分別加入到一系列250 mL的磨口錐形瓶中，然后向瓶?jī)?nèi)倒入質(zhì)量濃度為20 mg/L的Cu2+溶液100 mL，則此時(shí)吸附劑的質(zhì)量濃度為1～14 g/L，將錐形瓶放入恒溫?fù)u床中振蕩，控制轉(zhuǎn)速為130 r/min，溫度為25 ℃。3 h后，取上清液測(cè)定剩余Cu2+濃度，根據(jù)溶液體積和金屬離子濃度差計(jì)算活性炭對(duì)Cu2+的吸附量?？疾觳煌絼┩都恿繉?duì)吸附Cu2+的影響。

（2） 將0.5 g GAC，0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC分別投加到一系列250 mL的磨口錐形瓶中，然后倒入質(zhì)量濃度為20 mg/L的Cu2+溶液100 mL，其余條件同（1）。選取不同的時(shí)間測(cè)定剩余Cu2+濃度，考察不同吸附時(shí)間對(duì)活性炭吸附Cu2+的影響，并確定出飽和吸附時(shí)間。

（3） 將0.5 g的GAC，0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC分別投加到一系列250 mL的磨口錐形瓶中，然后倒入質(zhì)量濃度為20 mg/L的Cu2+溶液100 mL，調(diào)節(jié)至不同的pH，其余條件同（1）。3 h后，取上清液測(cè)定剩余Cu2+濃度，考察pH對(duì)活性炭吸附Cu2+的影響。

（4） 將0.5 g的GAC，0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC分別投加到一系列250 mL的磨口錐形瓶中，然后倒入質(zhì)量濃度為20 mg/L的Cu2+溶液100 mL，放入恒溫?fù)u床中振蕩，控制轉(zhuǎn)速為130 r/min，然后，設(shè)置不同的溫度（10，20，30，40，50和60 ℃）。3 h后，取樣測(cè)定剩余Cu2+濃度，考察溫度對(duì)活性炭吸附Cu2+的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 表征結(jié)果

2.1.1 比表面積、孔徑和孔容測(cè)定結(jié)果

活性炭改性前后比表面積、孔徑和孔容測(cè)定結(jié)果見表1。

表1 活性炭改性前后比表面積、孔徑和孔容變化Table 1 BET, average pore diameters and pore volume of active carbons

由表1可知：改性前后活性炭的孔容、孔徑變化均不大；0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC的比表面積略微有些下降，分別減少了30.298 m2/g和2.971 m2/g。

2.1.2 FT-IR分析結(jié)果

圖1所示為活性炭改性前后的FT-IR譜。從圖1中曲線3可以看出：未改性GAC表面的官能團(tuán)比較少，在1 500 cm?1處有微弱的吸收峰，吸收峰應(yīng)歸因于羧基—COO—的伸縮振動(dòng)[13]或者是苯環(huán)骨架的伸縮振動(dòng)[14]。

圖1 樣品的FT-IR譜Fig.1 FT-IR spectra of three adsorbents

而0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC在500～1 800 cm?1有比較多的吸收峰。除了1 550 cm?1附近的羧基—COO—伸縮振動(dòng)吸收峰外，另外，在1 750～1 640 cm?1有—C=O伸縮振動(dòng)吸附峰或者C=N和C=C雙鍵特征峰，說(shuō)明改性后，活性炭表面可能有醛、酮的存在；在1 140 cm?1附近有—C—OH 面外彎曲振動(dòng)吸附峰，它表明吸附劑表面可能存在酯、醚、醇[15]。＜1 000 cm?1為指紋區(qū)，是各種單鍵伸縮振動(dòng)以及含氫基團(tuán)的彎曲振動(dòng)吸收區(qū)。表面化學(xué)官能團(tuán)作為活性中心支配了活性炭表面的化學(xué)性質(zhì)[16?17]，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)KMnO4氧化改性后的活性炭，表面的酸性含氧官能團(tuán)增加，而這些官能團(tuán)是與Cu2+發(fā)生絡(luò)合作用的主要官能團(tuán)，因此官能團(tuán)的增加，加強(qiáng)了活性炭與Cu2+的絡(luò)合作用，一定程度上增加了Cu2+的吸附量。

2.1.3 XRD分析結(jié)果

吸附劑的XRD譜如圖2所示。

圖2 樣品的XRD譜Fig.2 XRD patterns of three absorbents

由圖2可知：三者在2θ=26°，2θ=43°附近都出現(xiàn)了類石墨微晶的特征衍射峰，這2個(gè)峰分別代表亂層石墨的（002）平面和（001）平面[18]。GAC在2θ=26.61°處有相對(duì)尖銳的SiO2衍射峰；而經(jīng)過(guò)KMnO4的靜置氧化和回流改性，0.01KMnO4-GAC 2個(gè)平面的衍射峰峰高增大，峰寬變窄，且SiO2的衍射峰減弱；隨著改性劑KMnO4濃度的升高，0.03KMnO4-GAC的類石墨微晶的特征衍射峰趨于扁平，SiO2的衍射峰減弱明顯，在2θ=20°～33°的范圍內(nèi)出現(xiàn)雜質(zhì)峰。KMnO4改性的活性炭都有衍射峰偏移的現(xiàn)象；在2θ=36°附近出現(xiàn)了新的SiO2或者K2SiO3衍射峰?？偟膩?lái)說(shuō)，改性后活性炭的亂層程度增加，類石墨微晶細(xì)化，表面原子的活潑性增強(qiáng)，有助于對(duì)Cu2+的吸附[19]。

2.1.4 SEM分析結(jié)果

0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC的掃描電鏡照片如圖3和圖4所示?？梢姡?.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC的表面粗糙程度和孔結(jié)構(gòu)沒有大的變化，在2種吸附劑的表面生成了一些白色的結(jié)晶，可能是KOH或者K2SiO3。

圖3 0.01KMnO4-GAC的SEM照片F(xiàn)ig.3 SEM image of 0.01KMnO4-GAC

圖4 0.03KMnO4-GAC的SEM照片F(xiàn)ig.4 SEM image of 0.03KMnO4-GAC

2.2 投加量對(duì)吸附效率的影響

吸附劑投加量對(duì)Cu2+吸附效率的影響如圖5所示。由圖5可知：在一定濃度的Cu2+溶液中，吸附劑的濃度越低，其平衡吸附量就越大，隨著吸附劑投加量的增大，平衡吸附量逐漸減少。0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC用量的變化對(duì)Cu2+平衡吸附量的影響較GAC更為明顯。這主要因?yàn)槲絼┑挠昧吭缴?，單位質(zhì)量吸附劑所包圍的Cu2+就越多，吸附傳質(zhì)動(dòng)力越大，Cu2+就越容易與吸附劑上的活性位點(diǎn)結(jié)合而被吸附，平衡吸附量就越高[20]。由圖5還可以看出：當(dāng)投加量＜7 g/L，0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC的平衡吸附量明顯比GAC的高。

圖5 投加量對(duì)吸附效率的影響Fig.5 Effect of dosage on adsorption of Cu2+

而吸附劑的適量增加有助于Cu2+去除率的提高，隨著投加量增加，GAC對(duì)Cu2+的吸附增加緩慢，5 g/L的投加量下，吸附去除率為70%，投加量達(dá)到 8 g/L時(shí)，吸附去除率為91%，之后一直保持在90%以上的去除率。而0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC，吸附劑投加量從0增至5 g/L，對(duì)Cu2+的吸附急劇增加，投加量為5 g/L時(shí)0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC的吸附去除率分別達(dá)到了84%和95%，是GAC在5 g/L投加量下吸附去除率的1.20和1.36倍；投加量從7 g/L開始，兩者對(duì)Cu2+吸附去除率一直保持在96%～99%的范圍內(nèi)。

因此，對(duì)于質(zhì)量濃度為20 mg/L的Cu2+溶液，達(dá)到90%以上的吸附去除率，GAC需投加8 g/L，而0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC只需投加6 g/L和5 g/L，較GAC減少了2 g/L和3 g/L。由此可以確定0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC的最佳投加量為6 g/L和5 g/L，而活性炭為8 g/L。

2.3 pH對(duì)吸附效率的影響

吸附劑投加量取5 g/L（為0.03KMnO4-GAC的最佳投加量），分別調(diào)節(jié)pH為2.61，3.05，3.50，4.01，4.60，4.97，5.35，5.88，6.24，6.55，取樣測(cè)定剩余Cu2+濃度，結(jié)果如圖6所示。

在水溶液中，銅離子發(fā)生的反應(yīng)有水解、沉淀、配位和氧化還原反應(yīng)等[21]。水合銅離子[Cu（H2O）6]2+呈藍(lán)色，它在水中的水解程度不大，水解時(shí)生成[Cu2（OH）2]2+：

在Cu2+的溶液中加入適量的堿，析出淺藍(lán)色氫氧化銅沉淀：

所以，在進(jìn)行pH對(duì)吸附效率的影響試驗(yàn)時(shí)，不考慮沉淀，只考察在酸性條件下，吸附劑對(duì)Cu2+的吸附量的變化。

圖6 溶液pH對(duì)Cu2+吸附的影響Fig.6 Effect of pH on adsorption of Cu2+

從圖6可以看出：吸附劑對(duì)Cu2+的吸附量總體趨勢(shì)隨著pH的升高而升高。三者在pH 2.61～3.50的范圍內(nèi)，吸附量增加較快；pH＞3.50，對(duì)Cu2+的吸附增加緩慢，基本保持一個(gè)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。GAC在pH 6.55處吸附量最大，為38 μmol/g；0.01KMnO4-GAC在pH 5.35處吸附量最大，為50 μmol/g；0.03KMnO4-GAC在pH 4.97處吸附量最大，為61 μmol/g。pH＞3.50，GAC，0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC三者的吸附量分別維持在30～39，41～51，52～62 μmol/g。

結(jié)果表明：在pH較低時(shí)，溶液中H+濃度比較高，與Cu2+競(jìng)爭(zhēng)吸附活性位點(diǎn)，吸附劑表面部分官能團(tuán)的質(zhì)子化程度提高[22]；活性炭表面所提供的吸附活性位點(diǎn)被氫離子或水合氫離子占據(jù)；同時(shí)由于同電荷的斥力作用阻礙金屬離子對(duì)活性炭的靠近，使得活性炭的吸附能力較弱，因此，Cu2+不易被吸附。另一方面，隨著pH的降低，溶液中增加的H+使得上述水解反應(yīng)往左邊進(jìn)行，一定程度上增加了Cu2+的濃度。兩方面的綜合作用使得在低pH下，吸附量降低。反之，當(dāng)pH逐漸增大時(shí)，H+的濃度降低，Cu2+的吸附量隨之增大。所以在酸性范圍內(nèi)，增大pH對(duì)Cu2+的吸附有利。而當(dāng)pH＞5.35時(shí)，平衡吸附量又略有下降，主要是因?yàn)榇藭r(shí)銅離子在溶液中以Cu2+和[Cu2（OH）2]2+兩種形式存在[21]，而后者不易被活性炭吸附，因此實(shí)際以Cu2+形式存在的離子濃度減少了，其吸附量也就下降。

2.4 吸附時(shí)間對(duì)吸附效率的影響

Cu2+初始質(zhì)量濃度為20 mg/L，吸附劑投加量取5 g/L（0.03KMnO4-GAC的最佳投加量），在不同時(shí)間取樣測(cè)定剩余Cu2+濃度，結(jié)果如圖7所示。

圖7 時(shí)間對(duì)Cu2+吸附的影響Fig.7 Effect of time on adsorption of Cu2+

由圖7可以看出：吸附劑對(duì)Cu2+的吸附過(guò)程大致分3個(gè)階段：快速階段、慢速階段和動(dòng)態(tài)平衡階段。吸附時(shí)間在0～60 min內(nèi)，由于3種吸附劑表面的活性位點(diǎn)多，溶液中的Cu2+濃度相對(duì)較高，吸附傳質(zhì)動(dòng)力大[22]，因此在此階段表現(xiàn)為快速吸附，3種吸附劑的吸附量分別從0快速增至26，37，42 μmol/g；隨著時(shí)間的延伸，在60～180 min階段吸附劑表面的吸附位還沒有完全飽和，吸附表現(xiàn)為慢速增加，180 min時(shí)三者對(duì)Cu2+的吸附量分別為38，49，49 μmol/g。180 min以后Cu2+吸附量略有增加，對(duì)Cu2+的吸附基本處于動(dòng)態(tài)平衡，吸附劑表面基本達(dá)到了一個(gè)吸附和解析的平衡狀態(tài)，所以吸附量基本保持穩(wěn)定。此時(shí)，吸附量達(dá)到最大。因此確定最短吸附平衡時(shí)間為3 h。

2.5 溫度對(duì)吸附效率的影響

溫度對(duì)Cu2+的吸附影響見圖8。

總體上看，3種吸附劑吸附Cu2+基本不受溫度的影響，隨著溫度的升高，三者對(duì)Cu2+的吸附量整體上趨于平穩(wěn)。0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC對(duì)Cu2+的吸附量分別保持在42～54，45～56 μmol/g；當(dāng)溫度為50 ℃時(shí)，三者對(duì)Cu2+的吸附量均達(dá)到最大，分別為44，53和55 μmol/g。而溫度對(duì)GAC的影響較前兩者稍大，Cu2+吸附量在31～44 μmol/g；當(dāng)溫度為20 ℃時(shí)，吸附量最小為31 μmol/g。 由此可知，溫度對(duì)3種吸附劑吸附Cu2+的影響不大。

2.6 吸附機(jī)理初探

活性炭對(duì)重金屬離子的吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種，物理吸附主要靠比表面能來(lái)實(shí)現(xiàn)，受比表面積的影響很大?；钚蕴炕瘜W(xué)吸附則取決于吸附劑的活性位的含量，活性位越多，其吸附量也越大[23]。經(jīng)測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，改性后吸附劑的比表面積并沒有提高，反而降低了。因此，可以推測(cè)吸附過(guò)程并不是單純的表面物理吸附，可能發(fā)生了化學(xué)擴(kuò)散和吸附作用，且化學(xué)吸附在該過(guò)程中將起主要作用[24]。

圖8 溫度對(duì)Cu2+的吸附影響Fig.8 Effect of temperature on adsorption of Cu2+

通過(guò)SEM掃描分析，改性后吸附劑表面生成了白色結(jié)晶，而FTIR圖譜分析，改性后吸附劑的表面產(chǎn)生了比較多的酸性含氧官能團(tuán)，而這些官能團(tuán)主要是羧基—COO—，羰基—C=O，羥基—C—OH，結(jié)合XRD譜，可以推測(cè)吸附劑表面生成的化合物有可能是KOH或者K2SiO3。因此，可以推斷吸附劑的吸附一方面是由于表面能而產(chǎn)生的物理吸附，另一方面是重金屬離子直接與表面的含氧酸性官能團(tuán)發(fā)生絡(luò)合作用或者與表面附著的KOH或K2SiO3發(fā)生離子交換作用。從而使得改性后，吸附劑的平衡吸附量明顯增加。

3 結(jié)論

（1） 為了使質(zhì)量濃度為20 mg/L的Cu2+溶液，達(dá)到90%以上的吸附去除率，GAC的最佳投加量為8 g/L，而0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC只需投加6 g/L和5 g/L，比GAC減少了2 g/L和3 g/L，當(dāng)投加量均為5 g/L時(shí)0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC的吸附去除率分別達(dá)到了84%和95%，是GAC的1.20和1.36倍。

（2） 吸附劑對(duì)Cu2+的吸附過(guò)程大致分3個(gè)階段：快速階段、慢速階段和動(dòng)態(tài)平衡階段。60 min之前是快速階段，60～180 min是慢速階段，180 min之后吸附劑表面達(dá)到了一個(gè)吸附和解析的平衡狀態(tài)，確定吸附平衡時(shí)間為3 h。

（3） 在酸性范圍內(nèi)，增大pH有利于Cu2+的吸附。

（4） Cu2+的吸附受溫度影響不大，對(duì)Cu2+的吸附去除可以在室溫條件下進(jìn)行。

（5） 根據(jù)表征結(jié)果推斷KMnO4改性后的活性炭吸附一方面是由于表面能而產(chǎn)生的物理吸附，另一方面是重金屬離子直接與表面的含氧酸性官能團(tuán)發(fā)生絡(luò)合作用或者與表面附著的KOH或K2SiO3發(fā)生離子交換作用，使得平衡吸附量明顯增加，吸附去除率顯著提高。

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（編輯 楊幼平）

Characterization and Cu2+adsorption capability of activated carbon modified by KMnO4

DING Chun-sheng, ZOU Bang-wen, MIAO Jia, ZHU Qian-fen
（College of Architecture and Civil Engineering, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310012, China）

The granular activated carbon （GAC） was modified by standing oxidation/reflux condensation method using KMnO4solution with different concentrations in order to improve the adsorption efficiency of Cu2+in wastewater. The surface characterization of modified GAC was conducted by the BET, SEM, FT-IR and XRD methods. The effects of modified GAC dosage, pH, adsorption time and temperature on Cu2+adsorption efficiency were also studied. The results indicate that when the original Cu2+concentration is 20 mg/L and GAC dosage is 5 g/L, the adsorption removal rates by 0.01KMnO4-GAC and 0.03KMnO4-GAC reach 84% and 95%, respectively, 1.20 and 1.36 times higher than that only by GAC. It is also found that the adsorption of Cu2+is not saturated until 180min under the same condition. And Cu2+adsorption capability by the three absorbents all decreases with the decrease of pH and the influence of temperature on Cu2+adsorption is negligible.

activated carbon; modification; KMnO4; adsorption; Cu2+

X703.1

A

1672?7207（2012）05?2016?07

2011?08?09；

2011?10?15

浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（Y5110339）

丁春生（1965?），男，安徽懷寧人，教授，從事水污染控制理論與技術(shù)研究；電話：13958056597；E-mail： dingcs99@163.com