活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭去除甲基橙，今天的研究通過活性炭用納米銀改性后去除甲基橙。紡織工業大部分使用合成復合有機染料作為著色材料。這類染料如果未經處理排放到水中可能會對人體產生危害并發展毒性和神經毒性。因此，染料必須從水和廢水中去除。甲基橙(MO)如果被吞食或吸入時被認為是有毒的，避免皮膚接觸溶液或固體。甲基橙的結構如圖1所示。不同的顏色去除方法通常包括物理，化學和生物方案。一些過程如電化學技術和離子對提取對于紡織廢物處理來說是相對較新的，而使用活性炭去除甲基橙已經在該行業中長時間使用。

　　吸附過程是用于處理水中有機污染物的低成本技術，發現AgNP涂層的活性炭是吸附甲基橙的合適吸附劑，活性炭由于其有效性和多功能性，是吸附過程中最常見的吸附劑。活性炭通常由具有高碳含量的材料獲得，并且具有很大的吸附能力，主要由其多孔結構決定。活性炭是高度發達的多孔結構和高比表面積的碳質材料。活性炭的性質如其表面積，微孔結構和表面化學性能可以定制，使其成為一系列分離應用的通用材料。這些應用包括從水和氣流中除去污染物，以及作為催化劑載體。當然好用的活性炭是比較貴的，質量越高，成本越高。廢活性炭的化學和熱再生都是昂貴的，大規模地不切實際，并且產生額外的流出物并導致吸附劑的相當大的損失。

　　活性炭吸附劑的創新

　　最初，將煤料收集在一起，切成小圓形(直徑10mm)，在熱板上洗滌并干燥(50℃)。將足夠量的小塊活性炭浸入玻璃燒杯(250ml)中用PVP封蓋的制備的納米銀的膠體溶液中。將燒杯保存在爐架上，物質在50℃下緩慢加熱至干燥以除去物質中的水分。PVP提供聚合物支持物以將納米銀緊固在活性炭的表面上。將制備的吸附劑用于吸附研究。甲基橙在三重蒸餾水中以ppm溶液制備。進行吸附實驗，其中將已知濃度的甲基橙溶液的等分試樣引入含精確稱量的吸附劑的柱中。在室溫下在水溶液中研究了通過納米銀涂覆的活性炭對甲基橙的吸附。為了確定通過納米銀涂覆的活性炭的甲基橙的平衡吸附能力，將100ml幾種濃度的被吸附物質溶液置于柱中并加入吸附劑。

　　活性炭的X射線衍射圖案的納米銀涂覆活性炭，示于圖3C，也被用來確認的納米銀的存在。活性炭示出了在2個峰θ=24.7°，29.5°，39.5°，43.3°，47.4°和48.6°。在活性炭上涂覆PVP負載的納米銀后，觀察到XRD圖案的顯著變化。在涂覆的活性炭樣本新峰出現于2θ=23.0°，26.6°，29.4°，36.0°，39.4°，43.2°，47.4°，48.4°，57.4°，60.6°和64.6°。活性炭的結晶度明顯低于納米銀涂層活性炭的結晶度。結果表明，由于銀納米顆粒的形成，PVP負載的納米銀涂層活性炭的結晶度增加。

　　接觸時間對活性炭去除甲基橙的影響如圖4b所示。甲基橙的百分比隨著接觸時間的增加而增加，并且在本研究中使用的2,4,6,8和10ppmMO的初始MO濃度16小時后達到平衡。平衡時間與初始染料濃度無關。在初始階段，甲基橙的去除速率較高，這是由于在活性炭表面存在超過所需數量的活性位點，并且在接觸時間的后期逐漸變慢，這是由于減少或減少的活動地點。涂覆的活性炭pH對通過除去甲基橙的效果活性炭被示于圖4℃。當pH從3增加到7時，去除率從40.0±0.7增加到72.5±0.8，之后除去量減少。由于單獨的pH變化引起的顏色去除可能是由于染料分子中的結構變化受到影響。

　　活性炭解吸研究

　　解吸研究有助于闡明活性炭吸附的性質，并使用活性炭從水溶液中回收有價值的甲基橙。嘗試使用0.05N HNO3從廢棄的活性炭對甲基橙的有效解吸。通過納米銀涂覆的活性炭除去甲基橙的吸附和解吸數據如圖7所示。觀察到，在10個吸附-解吸循環之后，納米銀涂覆的活性炭的除去百分比幾乎相同。這表明0.05N HNO3稀釋溶液的解吸不會改變吸附劑的結構特征。這進一步表明，納米銀涂層的活性炭是一種很好的可重復使用的吸附劑，用于從水溶液中除去甲基橙。

　　新合成的吸附劑，活性炭納米銀改性，成功應用于水溶液的分離。所需最大吸附的接觸時間近16h。根據實驗數據活性炭對去除甲基橙有利。動力學研究數據表明，甲基橙對納米銀涂層活性炭的吸附動力學遵循偽二階模型。發現再生的納米銀涂層的活性炭吸附劑的吸附效率至少10個循環內不會影響效果。

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