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改性催化活性炭和椰壳活性炭的差异;活性炭吸附水溶液中的锶离子

2020-10-08 | 43

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活性炭吸附水溶液中的锶离子


不同原料制成的活性炭具有不同的吸附能力和效果。 例如,由橄榄石制成的活性炭吸附剂对Pb2的吸附能力很强,由杏仁壳制成的活性炭具有竞争性的吸附能力。 锌、镉、铜离子的吸附是由杏仁壳、橄榄核和桃核制成的活性炭,这些活性炭在其表面应该具有碱性酸性官能团和比表面高的值。 用于生产活性炭的原料的性质在从水溶液中吸附重金属阳离子的过程中起着重要的作用。 这次研究了水溶液中锶离子对由果壳原料构成的活性炭的吸附。
实验材料法:使用2个来自坚果壳的活性炭样品进行了研究: (1)磷酸(460C下)化学活性化得到的活性炭果壳1;(2)物理化学活性化法蒸汽(960C下)制造的活性炭果壳2。 另外,吸附研究使用了试剂级硝酸锶。 在溶液中的各种锶离子浓度、一定的固液比和不同的温度(25-65C)下,测量了锶离子在活性炭上的吸附等温线。 用AAS-1分光光度计测定溶液中锶离子的平衡浓度。 结果研究图1显示的是活性炭上锶离子从水溶液中的吸附等温线。 如图1所示,即使是高平衡浓度,显示的等温线也有拐点。 坐标中锶离子的吸附等温线如图2所示。 通过外推曲线以图形方式获取logKads值。 活性炭的结构参数由Dubinin-Radushkevich方程基于苯吸附解吸等温线确定。 图1 :活性炭上水溶液中锶离子的吸附等温线。 图2 :坐标下活性炭上水溶液中锶离子的吸附等温线。
由锶离子的吸附平衡常数得到的吸附平衡常数为2,g0值分别为0.5 kJ/mol。 根据以前的数据,活性炭吸附剂h2o的水界面g0等于2.3 kJ/mol。 具有比溶剂(水)低的标准摩尔吸附微分自由能(g0 )的吸附剂不能从吸附剂表面(其空隙)置换,锶离子以比较高的平衡浓度被吸附,其值对这些离子的吸附量相当大(图1 )。 这种现象可以通过在低平衡浓度下锶离子与活性炭多孔结构中的水分子相互作用,形成Sr(OH  )离子来说明。 活性炭孔隙结构中Sr(OH  )的形成和扩散过程已经进行了实验。 在比较高的平衡浓度下,水分子不会因与羧基(-COOH  )、磷酸盐和多磷酸盐(P=O,COP  )的相互作用而被与活性炭结合的锶离子取代。 图3和图4分别表示不同温度下水溶液中锶离子对果壳1和果壳2活性炭的吸附等温线。 从提供的数据可以看出,随着温度上升,果壳1和果壳2在活性炭样品上的吸附值减少,但锶离子在果壳2上的吸附等温线的形状低的平衡浓度下的碳与果壳1在活性炭上的碳不同。 在高平衡浓度下,果壳2活性炭样品上锶离子吸附等温线的形状可以与果壳1活性炭相比较区别。 图3 :不同温度下活性炭果壳1上水溶液中锶离子的吸附等温线。 图4 :不同温度下活性炭果壳2上水溶液中锶离子的吸附等温线。实验结论:即使是相对较低的平衡浓度,活性炭果壳1上的水溶液中锶离子的吸附等温线也有2个拐点。 吸附值随着温度上升而下降,表示吸附过程散热。 锶离子在活性炭1和2中标准吸附热值不同。 活性炭1的Q  0值高于样品2的Q  0值,分别等于8.6 kJ/mol和6.8 kJ/mol。 活性炭1上锶离子的吸附标准熵变化的绝对值很小,这与锶离子在吸附剂中的高迁移率有关,因此吸附可能是非局部存在的。

活性炭在矿区土壤重金属对策中的应用

    一些偏僻地区的采金技术采用传统的方法,没有良好的修订技术和临时设备。 这种传统的金矿开采技术采用汞(Hg  )完成,汞可以金矿与砂、泥浆与水结合分离。 此外,这个过程也可以通过使用硼砂来完成。 相当长时间排放到排水沟的重金属废弃物的积蓄有可能对环境造成危害。 为了克服这种传统的金矿开采方法造成的污染,尝试了降低土壤中重金属强度的研究。

    我们将椰壳制成的活性炭作为简便、使用方便、环保的管理方法使用。 本研究测试了活性炭吸附金矿区附近的重金属废弃物。 研究流程图。 土壤样品采集该研究在小型土壤中进行,注入到含有重金属的矿山废弃物中。 使用27.5厘米x10厘米x20厘米的水槽制作土壤模型,每5厘米钉一个钉子。 这个钉栓提供了空间,使重金属废弃物容易被土壤吸收。

    每天最大注入5毫升的重金属废弃物,最大蓄积200毫升。 然后,将土壤模型分为区域a和区域b两个区域。 在区域a的表层土壤中施加活性炭,留下区域b   每天用蒸馏水稀释微土壤,保持土壤湿度。 注入重金属废弃物的土壤样品。 的区域a残留有活性炭,在区域b残留有活性炭。 活性炭和测试样品的处理SEM-EDS测试采用了a区域样品、b区域样品、原始土壤样品3个样品。 分析了这三个样本。 寻找的参数是作为污染物质发挥作用的重金属元素。 这个测试的结果显示了土壤中存在元素的质量百分率。 扫描型电子显微镜比光学显微镜焦点深度大,是不需转印即可直接观察复杂表面的表面观察用工具。 SEM图像显示样品的形态状态,大小不规则的团块。 另外,EDS分析非常适合查明试料中的化学元素和化合物。 EDS的元素映射为对象表面上的每个元素指定不同的颜色,并定量分析每个元素的百分比。

    实验结果分析根据SEM-EDS试验,原始土壤样品、a区样品、b区样品中存在的元素 由于水银容易氧化,所以b区域的样品中的许多元素o被称为氧化影响。 这表明在传统的金矿开采过程中使用汞将砂和泥浆从金矿中分离出来。 重金属有生物必需的锌、铜、铁、钴、锰、硒等重金属和重金属以外的重金属两种,过剩则产生无毒的重金属:如Hg、Cd、Pb、Sn、Cr(VI  )、As等有毒金属,这种重金属会影响人体健康。 这些化合物本质上不会被破坏或变成其他形式。 已知土壤样品中含有重金属,其中含有Fe、Cu、Zn、Hg、Pb。 区域a中的铜成分比区域b低,这一条件表明活性炭吸收了土壤中的金属含量。 另一方面,EDS的测定结果中没有记载其他重金属的含量,这是因为与试样中含有的其他元素相比,重金属的含量低。 但元素图谱显示,b区土壤样品中重金属含量(如Hg和Pb  )非常高,其次是a区土壤和原始土壤样品(图4和图5 )。

   原始土壤样品的元素图。 已知面积a的土壤样品,是涂有被重金属废弃物污染的活性炭的区域,重金属含量低,比原始土壤样品的含量低。 由重金属元素(Fe、Cu、Zn、Hg和Pb的颜色表示)可知,b地区的土壤样品,被重金属废弃物污染的地区重金属含量高。 检测到更多的颜色指示符意味着样本中包含更多元素。 有放置活性炭的a区的土壤样品。 元素图谱结果表明,a区土壤样品中重金属(Fe、Cu、Zn、Hg和Pb  )含量小于b区土壤样品和原始土壤样品。 这说明椰壳制成的活性炭能够很好地修复土壤中的重金属。

   B区土壤样品(被重金属废弃物污染)的元素图。 总结了SEM-EDS试验的结果和分析,得出椰壳活性炭是有用的材料,是土壤中重金属超标的修复剂。 据此,可以对金矿地区和周边环境应用小型研究,降低重金属废弃物带来的负面影响。



改性催化活性炭和椰壳活性炭的差异


  改性催化活性炭和椰壳活性炭的不同。 从技术指标来看,重整催化活性炭物理吸附有害物质,催化分解有害物质的总质量是椰壳活性炭的1.5倍左右。 由于重整催化活性炭具有物理吸附和催化分解两种能力,因此每单位时间重整催化活性炭净化有害物质的质量是椰壳活性炭的3~5倍。 从成本方面来看,重整催化活性炭可以增加重整工艺和二次热处理工艺,活性炭损失和重整材料成本可以使活性炭生产的总成本提高2倍左右。

  明明成本上升这么多,但我们还是必须雄辩地开发。 其主要原因是提高活性炭在静态吸附中的净化速度,使我们的客户尽快住进新房子,这是由市场需求决定的。 这么多数据表明,改性活性炭在性能上大大超过椰壳活性炭,难道就不能证明它可以代替椰壳活性炭吗?