活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭吸附去除萘酚藍黑，染料廢水的一種常用處理方法。

　　當染料廢水未經事先處理就排放出去時，可能會造成嚴重的環境問題。染料主要由具有官能團的芳族結構組成，例如羧基(-COOH)，胺(-NH2)和偶氮(-N=N-)，它們對光降解和生物降解穩定。所以用吸附去除比較方便實用，當然去除染料的效果取決于所用吸附劑的特性。近來，基于活性炭由于其豐富的可用性和高官能團含量而被認為是好用的吸附劑。這次用我們研發的新型活性炭，用于吸附去除染料廢水中的萘酚藍黑，并且測試效果如何。

　　活性炭的參數分析

　　圖1描述了使用掃描電子顯微鏡拍攝下活性炭的形態。在未活化炭表面上觀察到一些具有小孔的碎片(圖1(a))，表明存在碳化過程中形成的焦油狀物質殘留。處理。用活化劑活化會產生更多的孔，擴大現有的孔，并由于除去了揮發性物質而打開了堵塞的孔。如圖1(b)所示，孔的發達表明了這一點，可以在活性炭表面清楚地觀察到。活化劑分子擴散到活性炭的小孔中，并通過酸水解過程增加了活化的反應。從這個意義上講，活化劑水解了活性炭原材料中的纖維素和半纖維素中的糖苷鍵以及木質素中的芳基鍵。

　　圖1：(a)未活化炭和(b)活性炭的SEM顯微照片。

　　活性炭的吸附性能測試

　　將活性炭用于萘酚藍黑去除。實驗是在室溫(約25°C)下以間歇模式進行的。首先，在100 mL錐形瓶中，將一定量的活性炭與萘酚藍黑色溶液混合。在各種pH(1、3、5、7、9和11)下，通過添加0.1 N HCl或0.1 N NaOH進行吸附。然后將混合物置于搖床中，并以200 rpm搖動180分鐘。達到吸附時間后，將溶液過濾，并使用紫外可見分光光度計在大波長下分析濾液中殘留的萘酚藍黑色。同時，通過在pH 3下改變濃度來研究吸附平衡180分鐘。通過等式計算平衡時萘酚藍黑的表面濃度。

　　活性炭對萘酚藍黑的實際吸附性能

　　溶液PH影響活性炭的表面電荷。因此，它是控制活性炭吸附過程的重要因素之一。圖2(a)中描述了萘酚藍黑在以40%，50%和60%的活化劑制備的活性炭上的吸附。在所研究的pH范圍內(pH介于1和11之間)，萘酚藍黑在活性炭上的吸附是pH依賴性的，尤其是在pH 5和11之間。在低pH值下，活性炭表面帶有凈正電荷。pH的增加導致凈正電荷的減少和凈負電荷的增加。萘酚藍黑是具有負電荷的陰離子染料。在pH值為3時，它會在活性炭表面的活性位點(即，官能團)與被吸附物分子(即，萘酚藍黑)之間引起靜電吸引。活性炭的活性部位與萘酚藍黑色分子之間的靜電排斥作用占主導。因此，可以得出結論，將萘酚藍黑色吸附到活性炭上的pH值選擇為3。另一方面，使用60%活化劑的活性炭吸附時，萘酚藍黑的吸附量比使用40%活化劑活化的活性炭吸附的高，這是由于活性炭產生了更多的孔，盡管在pH 1-3下差異不明顯。

　　圖2：(a)pH(b)接觸時間和(c)在不同的活化劑濃度下初始濃度對萘酚藍黑吸收的影響。

　　發現活性炭在與萘酚藍黑接觸時間的最初60分鐘內，萘酚藍黑色急劇減少。可能是由于在初始階段有大量的活性位點可用于吸附過程。此外，萘酚藍黑吸收趨于恒定，直到達到平衡。初始萘酚藍黑濃度對萘酚藍黑攝取的影響。隨著染料濃度從10增加到90，染料吸附從94.8%增加到97.6%，然后逐漸減慢。初始染料濃度提供了克服吸附過程中所有傳質阻力的驅動力。

　　使用活性炭吸附去除萘酚藍黑，從測試后發現使用60%活化劑制造出來的活性炭，在PH為3時對萘酚藍黑的吸附去除效果很好。這款新型活性炭材料在用于廢水處理中是一款經濟適用的好吸附劑。

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