活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　氧化铁浸渍活性炭作为吸附剂从废水中去除硒(Se)离子的效果。在最近的广泛综述中，报道了不同类型的有机和无机硒物种。Se的无机形式通常存在于许多报告形式的表面和地下水中，例如Se-2，SeO3-2(亚硒酸盐)，SeO 4-2(硒酸盐)和Se0，其为物种不溶形式。如果在废物或地表水高浓度水平发现，硒会引起严重的环境问题。地表水中Se的最大含量设定为 5.0μ。因此，由于对Se处理以及其在地表水中的浓度的把控越来越严格。Se通常发现在地壳，岩石和沉积土壤上。最近的报告指出，到大气和水生环境显著量硒排放量是除了农业排水径流涉及工业和采矿活动。

　　为了满足Se的饮用水标准，除了处理工业，采矿废水和农业排水之外，在不同程度的复杂性和进步的开放文献中报告了不同数量的处理过程。吸附已被报道为一种有效的降低成本的Se去除技术。已经测试了各种吸附剂，包括低成本替代材料，活性炭等金属氧化物增强材料。因此，本研究集中在开发用于从水溶液中有效去除Se的基于活性炭的新型材料。近年来，活性炭的已广泛，由于其独特的性能在水处理被广泛使用。还报道了重金属离子活性炭吸附和有机化合物。在这项工作中，使用氧化铁浸渍的活性炭从水中吸附硒离子。研究了去除硒的活性炭负载量，pH值，CNT用量，接触时间和初始浓度的影响。使用场致发射扫描电子显微镜，高透射电子显微镜，热重分析，X射线衍射仪，能量色散X射线光谱氮吸附技术和ζ电位。

　　活性炭的浸渍

　　通过湿式浸渍法将氧化铁纳米颗粒浸渍在活性炭的表面上。对于5%的氧化铁负载量，将361mg硝酸铁(III)九水合物和1g活性炭分别溶解在乙醇溶液中并超声处理30分钟以确保均匀混合。在进一步混合两种溶液和进一步超声处理之后，将溶液在80℃的炉中保持过夜，蒸发乙醇。最后，将产物在对流烘箱中在350℃下煅烧3小时，以确保有效地将氧化铁颗粒附着在活性炭的表面上。冷却后，合成了具有5%氧化铁NP的活性炭复合材料。为了生产具有10%和20%氧化铁负载量的活性炭，分别将722mg和1.44g硝酸铁(III)九水合物与1g活性炭管混合。准备的细节在别处找到。

　　硒储备溶液的制备

　　将特定量的SeO 2溶解在去离子水中以制备原液。的SeO 2溶解在水中，以形成亚硒酸(SEO 2-3)。通过使用0.1M NaOH或0.1M HNO 3调节储备溶液的pH，并通过加入缓冲溶液进行维持。

　　进行高分辨透射电子显微镜，以表征掺杂氧化铁纳米粒子和原始活性炭的尺寸，结构和纯度。以所呈现的原始活性炭图像1清楚地表明，直径为10至10至30 30纳米和长度范围内的高度有序的活性炭的结晶结构  μ米。此外，可以注意到，石墨片的透明条纹被0.35nm很好地分离，并且朝向管轴线倾斜约2°的倾斜角度。掺杂有铁的活性炭的TEM图像2 ö 3纳米颗粒在图呈现图1(b)-1(d)中以证实在活性炭的表面上存在氧化铁纳米颗粒。具有一些球形和不规则形状的白色氧化铁纳米颗粒显示在TEM图像中。估计Fe2O3纳米颗粒的大小约为1-5nm，其分布均匀，并且在某些位置稍微聚集，导致纳米颗粒尺寸的增加。

　　根据实验分析活性炭表面的氧化铁载量百分比影响了硒的去除率。通常，在20%负载率下观察到，例如，在pH为1的情况下，分别实现了接近100%的Se去除，而分别为10%和5%氧化铁的负载率为93%和65%。许多因素可能归因于这个明显的变化。例如，将氧化铁颗粒附着在活性炭的表面上可以为硒离子相互作用提供充足的吸附位点。此外，众所周知，水溶液中的金属氧化物纳米颗粒的表面被羟基覆盖。因此，通过阳性吸附剂表面电荷发生阴离子吸附(与阴离子相比，负号较小)。一般地，提高pH使得在吸附剂表面电荷减少，因此，在吸附容量减小。结果，当pH增加时，吸附剂表面带负电荷并导致带负电荷的吸附剂颗粒与硒阴离子之间的排斥。这种排斥导致吸附过程的终止，并且还导致在较高pH下的活性炭表面上吸附的硒阴离子释放到水中(解吸过程)。基于报告的结果在后来的实验中选择了用20%(重量)氧化铁浸渍的活性炭，研究了初始Se浓度，活性炭剂量，接触时间，动力学和等温线模型等其他变量的影响。

　　研究表明，用20重量%的氧化铁浸渍的活性炭在6小时内显示出100%的硒离子去除，初始浓度为1ppm，吸附剂剂量为25mg，搅拌速度为150rpm。吸附数据非常适合于Freundlich模型，Langmuir等温线模型预测的氧化铁浸渍的活性炭具有最大的吸附能力，为111 mg / g。日期与伪二阶动力学模型相关性良好，常数的比率为0.016 g / mg·h。氧化铁浸渍的活性炭的最高吸附能力表明它可以有效地用于从水中去除硒离子。

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