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        改性甘蔗渣制備活性炭對(duì)水中Cr(Ⅵ)的吸附研究

        2013-09-26 02:02:40劉敬勇謝永彬鄧俊強(qiáng)黃桂虹
        電鍍與精飾 2013年3期
        關(guān)鍵詞:改性質(zhì)量

        劉 凱,劉敬勇,謝永彬,鄧俊強(qiáng),黃桂虹

        (廣東工業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,廣東廣州 510006)

        引 言

        隨著工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展和城市現(xiàn)代化的不斷加劇,大量的重金屬污染環(huán)境,對(duì)人類健康及生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的影響。水中的重金屬污染尤為嚴(yán)重,其離子不能被降解,只能隨著環(huán)境的變遷,進(jìn)行遷移和轉(zhuǎn)換,因此處理水中的重金屬勢在必行。傳統(tǒng)的處理方法主要包括膜分離、離子交換、化學(xué)沉淀、蒸發(fā)和電解等,但由于這些方法普遍存在高成本、低效率,易產(chǎn)生二次污染等問題[1],而吸附法具有吸附速度快,吸附量大,處理效果好且可再生等優(yōu)點(diǎn)。重金屬離子中Cr(Ⅵ)的毒性大,且難于處理。沈士德等[2]采用柚皮粉吸附水中Cr(Ⅵ);Pehlivan E等[3]采用胡桃殼、榛子殼和杏仁殼吸附水中Cr(Ⅵ),均取得較好的效果。

        甘蔗渣主要來源于制糖工業(yè),是甘蔗經(jīng)破碎和提取蔗汁后的甘蔗莖的纖維性殘?jiān)?。甘蔗渣里有白色絮狀層,其中含有大量的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及灰分等,理論上可以用來制備染料吸附劑[4-5]。

        本文通過對(duì)甘蔗渣進(jìn)行改性制備成活性炭,吸附去除水中的Cr(Ⅵ),研究不同因素對(duì)吸附效果的影響,為實(shí)現(xiàn)含Cr(Ⅵ)廢水處理提供參考。

        1 實(shí)驗(yàn)方法

        1.1 材料與儀器

        蔗渣粉產(chǎn)自廣東番禺地區(qū)。將廢棄的甘蔗渣收集后自然風(fēng)干數(shù)天,置于60℃干燥箱內(nèi)烘至恒量,粉碎2min至粉末狀,過150μm篩,密閉保存于干燥器內(nèi)備用。

        實(shí)驗(yàn)所用化學(xué)試劑有重鉻酸鉀、氯化鋅、氧化鈉和鹽酸(天津市大茂化學(xué)試劑廠),均為分析純。

        實(shí)驗(yàn)所用儀器有KDC-80低速離心機(jī)(科大創(chuàng)新股份有限公司中佳分公司);SHA-C型恒溫振蕩器(金壇市富華儀器有限公司);SX2-4-10型馬弗爐(天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司);AUY220型電子天平(日本島津);300g裝高速中藥粉碎機(jī)(武義縣屹立工具有限公司);PHS-3C型pH計(jì)(上海精密科學(xué)儀器有限公司);101A-2B型電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠);T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì)(北京普析通用儀器有限責(zé)任公司)。

        1.2 實(shí)驗(yàn)方法

        廢水采用實(shí)驗(yàn)室模擬配置,用電子天平稱取5.6580 g 120℃干燥2h的重鉻酸鉀,用去離子水溶解,移入2000mL容量瓶,用水稀釋至標(biāo)線后搖勻,得到ρ[Cr(Ⅵ)]為1000mg/L的鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備液,在冰箱里貯存。

        1.2.1 甘蔗渣的改性處理

        稱取一定量的經(jīng)過預(yù)處理甘蔗渣,放入瓷坩堝中,按m(氯化鋅)∶m(甘蔗渣)=10∶1加入20%的氯化鋅溶液作為活化劑,并攪拌混勻,混勻完全后將料液在室溫下浸漬12h后,將試樣放入預(yù)先調(diào)至500℃的馬弗爐中,恒溫60min。取出活化好的試樣,立即倒入1%HCl溶液中洗滌,然后用水洗滌至洗滌的水pH為7。將試樣放入電熱鼓風(fēng)烘箱中于85℃下干燥并烘干。烘干后冷卻、研磨,得到甘蔗渣活性炭吸附劑。密閉放入干燥器內(nèi)備用。

        1.2.2 Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

        取1000mg/L鉻標(biāo)準(zhǔn)貯備液分別稀釋成質(zhì)量濃度為 0、0.010、0.020、0.040、0.080、0.012、0.016 和0.200mg/L的Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)液,于100mL比色管中依次加入0.5mL的50%硫酸和50%磷酸搖勻后加入2mL顯色劑(二苯碳酰二肼),搖勻并置于暗處靜止5min后,在540nm波長處用分光光度儀測定吸光度,繪制Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)曲線。

        1.2.3 吸附實(shí)驗(yàn)

        準(zhǔn)確移取100mL一定質(zhì)量濃度的Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)使用液于250mL的高壓聚乙烯瓶中,用1%HCl或0.1mol/L NaOH調(diào)節(jié)pH至預(yù)定值,加入一定量的活性炭粉末作為吸附劑,置于恒溫水浴振蕩培養(yǎng)器中吸附一定時(shí)間后,置于低速離心機(jī)中,在3000 r/min下離心10min,取上清液20mL,稀釋處理后,采用二苯碳酰二肼比色法分析吸附后的Cr(Ⅵ)離子質(zhì)量濃度,并計(jì)算去除率和吸附量。

        1.2.4 分析方法

        采用T6新世紀(jì)紫外可見分光光度計(jì)測定廢水中Cr(Ⅵ)。Cr(Ⅵ)測定采用二苯碳酰二肼比色法,在波長為540nm下測吸光度,根據(jù)繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線,利用標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算溶液質(zhì)量濃度,并計(jì)算溶液中Cr(Ⅵ)的去除率η(%)和活性炭的吸附量qe(mg/g)。

        通常溶液中Cr(Ⅵ)的去除率η(%)和活性炭的吸附量qe(mg/g)按下式計(jì)算[6]:

        式中:ρ0為 Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度,mg/L;ρe為吸附后Cr(Ⅵ)溶液質(zhì)量濃度,mg/L;V為含Cr(Ⅵ)廢水體積,本實(shí)驗(yàn)均為0.1L;m為活性炭粉末的質(zhì)量,g;qe為平衡吸附量,mg/g。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 活性炭粉末投加量對(duì)吸附Cr(Ⅵ)的影響

        配制1000mL Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度為50mg/L的溶液于容量瓶中,分別取100mL置于250mL高壓聚乙烯瓶中,測定溶液的pH為6.5,分別投加0.05、0.10、0.20、0.30、0.40、0.50 及 0.60g 的活性炭粉末,在θ為30℃和震蕩吸附30min條件下,活性炭投加量對(duì)吸附效果的影響見圖1。

        圖1 活性炭質(zhì)量對(duì)吸附率的影響

        從圖1可知,當(dāng)吸附溫度、吸附時(shí)間以及溶液pH不變的情況下,一定質(zhì)量濃度的含Cr(Ⅵ)廢水在活性炭粉末的投加量從0.05g增加到0.3g時(shí),溶液中Cr(Ⅵ)的去除率隨之增大且變化明顯,在活性炭質(zhì)量為0.3g時(shí),Cr(Ⅵ)去除率達(dá)到91.52%,繼續(xù)投加,曲線變化趨于平緩。故在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中,確定活性炭粉末的投加質(zhì)量均取0.3g。

        2.2 pH對(duì)吸附效果的影響

        配制1000mL Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度50mg/L的溶液于容量瓶中,分別取100mL置于250mL高壓聚乙烯瓶中,調(diào)節(jié) pH 為 2、4、5、6、8、10 及 12,投加0.3g活性炭粉末、在θ為30℃和震蕩吸附30min條件下,pH對(duì)吸附效果的影響見圖2。

        圖2 pH對(duì)吸附率的影響

        從圖 2可知,在 pH=2時(shí),活性炭粉末對(duì)Cr(Ⅵ)離子的吸附效率最高,為99.9%,當(dāng)pH增大時(shí)去除率逐漸降低。主要因?yàn)閜H影響Cr(Ⅵ)在水溶液中的形態(tài),并對(duì)吸附劑上的化學(xué)官能團(tuán)活性產(chǎn)生影響。pH較低溶液呈酸性時(shí),溶液中含有大量的CrO42-、Cr2O72-和HCrO4-等離子,負(fù)電荷含量較大,大量的氫離子聚集在吸附劑表面,使吸附劑表面帶正電,因此增強(qiáng)了Cr(Ⅵ)和吸附劑表面結(jié)合點(diǎn)位之間的吸引力。酸性越強(qiáng),基團(tuán)中的帶電吸附點(diǎn)位越多,對(duì)CrO42-、Cr2O72-和 HCrO4-的吸附量也就越大。相反在堿性條件下,隨著pH的增加,基團(tuán)可能荷積負(fù)電荷,與CrO42-、Cr2O72-和 HCrO4-離子之間相互排斥,造成活性炭粉末對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附效率降低[7]。實(shí)驗(yàn)確定pH為2。

        2.3 吸附時(shí)間對(duì)吸附Cr(Ⅵ)效果的影響

        配制1000mL Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度50mg/L的溶液于容量瓶中,分別取100mL置于250mL高壓聚乙烯瓶中,調(diào)節(jié)pH為2,投加0.3g活性炭粉末、調(diào)節(jié)θ為30℃,設(shè)置震蕩吸附t分別為5、15、30、45、60、90及120min,得到震蕩吸附時(shí)間對(duì)吸附效果的影響見圖3,吸附時(shí)間對(duì)吸附劑吸附量的影響見圖4。

        圖3 吸附時(shí)間對(duì)吸附率的影響

        圖4 吸附時(shí)間對(duì)吸附量的影響

        從圖3可知,當(dāng)吸附溫度和pH不變的情況下,在一定質(zhì)量濃度的Cr(Ⅵ)標(biāo)準(zhǔn)使用液中投加0.3g活性炭粉末,在0~45min內(nèi),曲線上升趨勢顯著,Cr(Ⅵ)的去除率增加明顯;在45~120min之間,曲線上升趨勢平緩;由圖4可知,在此時(shí)間段,活性炭粉末對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附量基本保持不變,說明整個(gè)過程符合多孔吸附劑的液相吸附的基本特點(diǎn)[8]。

        從圖4還可知,在吸附t為45min時(shí),Cr(Ⅵ)的去除率達(dá)到99.9%,吸附劑吸附量為166.51mg/g,實(shí)驗(yàn)確定t為45min。

        上述研究中,活性炭對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附量隨時(shí)間的變化,可用二級(jí)吸附速率方程進(jìn)行擬合。準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型為[9]:

        式中:qt為t時(shí)刻的吸附量,mg/g;k為表觀速率常數(shù),g/(mg·min);qe為平衡吸附量,mg/g。

        以t/qt為縱坐標(biāo),t為橫坐標(biāo)作圖如圖5。由回歸方程的斜率和截距可分別求得 qe為166.67 mg/g,k 為 0.072g/(mg·min),相關(guān)系數(shù)為 0.9999。

        圖5 吸附Cr(Ⅵ)的二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)擬合圖

        從圖5中可以看出,隨時(shí)間的變化活性炭對(duì)Cr(Ⅵ)吸附量能用擬合方程來描述,具有非常高的相關(guān)系數(shù),且qe所得實(shí)驗(yàn)值與理論值相差較小。這表明活性炭對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附過程符合動(dòng)力學(xué)二級(jí)反應(yīng)過程,吸附速率主要被化學(xué)吸附所控制[8]。

        2.4 Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度對(duì)吸附效果的影響

        分別配制500mL質(zhì)量濃度為50、100、200、400和500mg/L的 Cr(Ⅵ)溶液,移取 100mL置于250mL高壓聚乙烯瓶中,加入0.3g活性炭粉末,調(diào)節(jié)pH為2,在30℃下分別恒溫振蕩45min,然后于3000r/min轉(zhuǎn)速下離心10min后取上清液20mL,顯色處理后在540nm波長處測吸光度。在40℃和50℃下重復(fù)以上操作步驟。可以得到不同溫度下Cr(Ⅵ)去除率隨初始質(zhì)量濃度的變化,如圖6所示。

        由圖6可知,隨著Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度的增大,Cr(Ⅵ)去除率呈下降趨勢,且三個(gè)溫度下曲線的變化趨勢大致相同。在其他條件一定的情況下,震蕩吸附θ為50℃時(shí),初始ρ[Cr(Ⅵ)]為50mg/L,去除率達(dá)到最大為99.93%;當(dāng)初始ρ[Cr(Ⅵ)]大于50mg/L時(shí),去除率隨著初始ρ[Cr(Ⅵ)]的增大而呈下降趨勢。

        圖6 Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度與去除率的關(guān)系

        2.5 吸附等溫線

        根據(jù)初始ρ[Cr(Ⅵ)]條件,可以得到三個(gè)溫度下的等溫線見圖7。

        圖7 吸附等溫線

        由圖7可知,吸附量隨溫度升高而增大,表明吸附過程為吸熱反應(yīng)。又等溫線呈L型,通常情況該類型的等溫線可以用 Langmuir、Freundlich和Temkin三種模式進(jìn)行模擬。Langmuir、Freundlich和Temkin等溫吸附模型的線性形式分別由(1)、(2)、(3)式所示[10]

        式中:q0、b、K、KT、a 皆為經(jīng)驗(yàn)常數(shù);qe為平衡吸附量,mg/g;ce為水中 Cr(Ⅵ)的平衡質(zhì)量濃度,mg/L。

        根據(jù)三種等溫吸附模型分別對(duì)圖7的數(shù)據(jù)按式(1)、(2)、(3)進(jìn)行線性擬合,分別考察 ce/qe與 ce、lgqe與lgce、qe與lnce的線性相關(guān)性,擬合結(jié)果見圖8,相關(guān)參數(shù)分別見表1、表2和表3。

        圖8 三種吸附方程對(duì)吸附數(shù)據(jù)的擬合圖

        表1 按Langmuir等溫吸附模型擬合結(jié)果

        表2 按Freundlich等溫吸附模型擬合結(jié)果

        表3 按Temkin等溫吸附模型擬合結(jié)果

        由表1可知,用Langmuir擬合的相關(guān)系數(shù)能夠達(dá)到0.9872,說明Langmuir擬合較好,可以得知活性炭表面均一性良好,且Cr(Ⅵ)在改性甘蔗渣制備的活性炭表面的吸附呈單分子層形式。

        表2 中,三個(gè)溫度的Freundlich等溫式特征參數(shù)1/n范圍在0.2~0.3之間,說明過程較容易進(jìn)行,Cr(Ⅵ)容易被吸附,即改性甘蔗渣制備的活性炭吸附Cr(Ⅵ)性能良好。又從圖6中可以得知Freundlich擬合的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.9974,說明用Freundlich等溫吸附模型能夠很準(zhǔn)確的描述。

        由表3按Temkin方程進(jìn)行擬合的結(jié)果。改性甘蔗渣制備活性炭對(duì)Cr(Ⅵ)吸附的Temkin方程擬合的相關(guān)系數(shù)在0.9768。

        綜上所述,采用Freundlich、Langmuir和Temkin三種模式對(duì)圖8的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合,線性相關(guān)性均較好,表明可以用這3種模式描述改性甘蔗渣制備的活性炭對(duì)Cr(Ⅵ)的等溫吸附過程。相比之下Freundlich方程擬合的相關(guān)性最好。

        3 結(jié)論

        1)改性甘蔗渣制備的活性炭的投加量、pH、振蕩吸附時(shí)間、溶液初始質(zhì)量濃度及溫度等因素對(duì)活性炭吸附Cr(Ⅵ)的廢水皆有明顯影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:在θ為50℃,pH為2,投加0.3g活性炭,初始ρ[Cr(Ⅵ)]為50mg/L,吸附45min的條件下,廢水中Cr(Ⅵ)的去除率達(dá)到99.93%,為最佳吸附條件。

        2)活性炭吸附Cr(Ⅵ)45min時(shí)達(dá)到平衡,吸附過程符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,且具有較高的相關(guān)系數(shù)(R2=0.9999)。

        3)Freundlich、Langmuir和 Temkin模式分別進(jìn)行擬合后,F(xiàn)reundlich擬合的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.9974,描述的精確性更好。

        4)甘蔗渣作為農(nóng)業(yè)廢棄物,價(jià)格低廉,容易獲取,且經(jīng)改性后制備成活性炭,吸附效果大大提高。實(shí)現(xiàn)了資源的再利用,為重金屬廢水的處理提供了有效的途徑。

        [1]嚴(yán)素定.廢水重金屬的生物吸附研究進(jìn)展[J].上?;?,2007,36(2):1-5.

        [2]沈士德,徐娟.柚皮粉對(duì)水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2010,4(8):1841-1845.

        [3]Pehlivan E,Altun T.Biosorption of chromium(Ⅵ)ion from aqueous solutions using walnut,hazelnut and almond shell[J].Journal of Hazardous Materials,2008,155(1-2):378-384.

        [4]楊芳,黎鋼,宋曉峰,等.改性纖維素的發(fā)展現(xiàn)狀及展望[J].天津化工,2004,18(5):22-24.

        [5]建輝,劉明華,范娟,等.纖維素吸附劑的研制和應(yīng)用[J].造紙科學(xué)與技術(shù),2004,23(1):50-54.

        [6]Agarwal G S,Bhuptawat H K,Chaudhari S,et al.Biosorption of aqueous chromium(Ⅵ)by Tararindus indica seeds[J].Bioresource Technology,2006,97(7):949-956.

        [7]近藤精一,石川達(dá)雄,安部郁夫.吸附科學(xué)[M].2版.北京:化學(xué)工業(yè)版社,2006:37,103-104.

        [8]馮川寧,郭學(xué)益,梁莎,等.橘子皮化學(xué)改性及其對(duì)Cu(Ⅱ)離子的吸附性能[J].中國有色金屬學(xué)報(bào),2008,18(1):149-154.

        [9]高廷耀,顧國維,周琪,等.水污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2007:311.

        [10]沈士德,徐娟.柚皮粉對(duì)水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2010,4(8):1841-1845.

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