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浸漬活性炭去除鎳離子

來源：韓研活性炭網作者：韓研活性炭網 2017-12-04

　　浸漬活性炭去除鎳離子，在本文中，使用木屑為材料制成的活性炭用聚(4-苯乙烯磺酸鈉)(PSSS)浸漬，以通過表面螯合離子交換以及氫鍵吸附機理提高金屬親和力和選擇性。用實驗數據固定各種等溫線模型以解釋分批研究中溶質與吸附劑的相互作用。

　　重金屬離子由于沉重可混入水中，生物蓄積趨勢和毒性都比較大，被工業廢棄物污染的水會對生物造成大量危害。在各種有害工業污染物中，重金屬污染是主要問題。鎳是重金屬之一，其濃度較高時會引起肺癌，鼻和骨癌，胃腸痛，皮炎等。重金屬的主要來源是礦業和工業廢棄物，如車輛排放物，電池，肥料，金屬表面處理，油漆，鍛造。飲用水中鎳的允許限量為0.01 mg / L，工業廢水排放限值為2 mg / g 。農業和海洋廢物的積累集中在過去十年。

　　其中活性炭和殼聚糖是去除水和廢水中重金屬的最有效的吸附劑。木屑是最便宜的生物質之一具有纖維素(55-60%)，半纖維素(20-25%)，木質素(20-25%)的組分，用它制成的活性炭存在于分子的官能團是諸如乙酰氨基，酚，羰基，巰基羧基，結構多糖，酰氨基，氨基，酯和醇以及這些基團具有與金屬絡合親合性。不同的研究人員已經報道了在使用光譜技術的活性炭吸附過程中存在于重金屬中的各種官能團的絡合行為。由于其高表面積和易獲得性，活性炭被廣泛用作吸附劑。為了提高活性炭能力和效率，可能需要預處理和表面改性。活性炭用酸，堿和氧化劑處理以增強其表面活性。用一些其他材料如染料，六胺，聚丙烯酰胺，交聯聚乙烯亞胺或其他化學品來改進活性炭的結合能力，以引入更多的額外活性位點如-N，-S和-P。

　　聚合物浸漬活性炭的制備：鋸屑通過篩板篩分以獲得均勻尺寸(0.5mm)的顆粒用濃硫酸(50g / 10g)處理2h，得到活性炭粉末。然后用碳酸鈉(0.1N)處理中和直到泡騰停止，并在100℃的熱空氣烘箱中再次干燥。將碳化后的產物用60%PSSS(1：1%wt / v活性炭和PSSS)在旋轉振蕩器中在200rpm下攪拌約24小時，然后用蒸餾水直至被清洗的水的pH為中性，最后將活性炭樣品在100℃的熱空氣烘箱中干燥制成。

　　活性炭吸附鎳離子的吸附機理

　　鎳離子在活性炭上的吸附發生在多步驟過程，涉及(1)固溶界面之間較弱的靜電吸引力而迅速離子交換(2)離子擴散到孔隙中通過與吸附劑的活性位點吸熱化學吸附。因此，這種化學吸附機制由偽二級動力學，內部粒子擴散和活化參數證明。最后，由于與表面改性的活性炭的表面官能團的結合中心結合，達到了平衡。在pH5的水溶液中，鎳離子的活性形式是Ni2 +，Ni(OH)+，Ni(OH)2 。帶正電荷的金屬離子活性物質可能通過物理現象在活性炭的供電點與鎳離子的受電子性質之間形成表面離子交換絡合物而被非均勻吸附。而且，金屬離子在這個高pH(即Ni(OH)2)下可能是中性的，并且還可以被離子交換的氫鍵機制所吸附。

　　再生研究

　　通過使用相同的活性炭吸附劑，連續的吸附和解吸研究重復六次，表明吸附劑的穩定性。金屬離子被非穩定形式的基質所保留，這通過內部顆粒擴散模型的多重線性圖顯而易見，并且酸堿反應比絡合過程對于它們的位移更有效。

　　在本論文中，活性炭是通過在浸漬螯合生物相容性聚合物4-苯乙烯磺酸鈉而得到的。推薦使用這種低成本的吸附劑，因為這種活性炭的原材料在經濟上相對便宜，可用性，再生性，環保性好，并且在pH5.0時顯示鎳離子的高親和力(>)> 90% BET，SEM和FTIR結果。在實驗條件下，存在離子和非離子形式的鎳離子(Ni 2 +，Ni(OH)+，Ni(OH)2)被離子交換以及與表面絡合物形成的氫鍵機制很好地吸附。吸附容量的增加可能是由于表面上形成了一些新的吸附位點，吸附劑上的孔隙增大，比表面積。鎳離子進入活性炭孔內的粒子內擴散導致自發的吸熱化學吸附，這一現象被熱動力學參數所證實，速率也受粒子內擴散的影響。

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