活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　水中的重金属污染一直是危害水资源的潜在问题，涉及的重金属之一是镉，如何使用低成本的方法来解决镉造成的污染问题。我们使用一种农业固体废物副产品，并且是一种可以大量可获得的易种植物可用来制造活性炭。制成的活性炭用于从水溶液中螯合镉的去除。

　　重金属污染来自电子，金属冶炼和汽车行业。镉(Cd)是一种因其高毒性而被鉴定的金属。在配件，水冷却器，热水器和水龙头中镀锌管或含Cd焊料的锌中存在Cd作为杂质会导致饮用水污染。使用活性炭吸附是解决这一问题的方法之一。然而，生产活性炭的高成本是一个限制因素。通常活性炭的性质仍然不足以确保从废水中有效地吸收重金属。因此，需要采用活性炭的化学活化来进一步提高水处理的效果。磷酸，硫酸，氯化锌，氢氧化钠和氢氧化钾是通常用于化学活化的脱水剂。也有使用纳米技术开发纳米颗粒或其他产品作为去除镉的有效吸附剂。

　　活性炭是去除污染物的特殊吸附剂，尤其是重金属和废水中的染料。已经进行了各种研究，旨在降低活性炭生产的成本而不牺牲材料从废水中去除重金属的效率。低成本吸附剂是一种非常受欢迎的材料，在重金属和染料等污染物的吸附方面备受关注。因此制造的低成本活性炭，已经通过化学方法处理以获得较高可能的吸附能力。

　　活性炭样品的制造过程

　　使用热解器进行碳化以产生大量的木炭。通过化学过程活化碳化的植物生物质颗粒，其中碳化的样品用NaOH浸渍，NaOH：碳化样品比例为3：1,2：1和1：1。在垂直不锈钢反应器中，在连续磁力搅拌下，将约10g碳化样品与30g NaOH在100mL蒸馏水中均化，并在105℃的烘箱中干燥24小时。加热24小时后，将样品置于马弗炉中进行活化处理。在该过程中，将样品在800cm3的氮气流下以150cm3/min加热90分钟制成所需要的活性炭。

　　图1显示了原料和活性炭之间的活性炭的150x(a)和550x(b)放大的SEM照片。从图1中可以看出，原料样品在活性炭样品之间有一些微小的孔。从原料获得的活性炭的SEM图像(图1(c，d))表明活性炭具有比原料样品更大量的微小孔和大孔，这可以通过层间距中孔的出现来解释。通过加热激活过程中的活性炭。

　　批量吸附研究

　　将约0.5g制备的活性炭与100ml镉水溶液在锥形瓶内混合，使用温度控制的水浴振荡器连续摇动预定的时间。用滤纸过滤混合物，以将处理过的镉溶液与吸附剂分离。通过电感耦合等离子体发射光谱法ICP-OES测定金属离子浓度。所有实验一式三份进行以减少错误。

　　接触时间对镉吸附的影响

　　研究了接触时间，初始浓度，pH值和温度对活性炭去除镉的影响。图2显示了在800℃的活化温度下去除镉的NaOH：活性炭比例为1：1与2：1和3：1，在10分钟和160分钟之间的不同接触时间与初始Cd 2+浓度为30毫克/升。在溶液的pH7.0下使用约0.5g/L的吸附剂剂量。在处理40分钟内建立吸附平衡。在接触时间160分钟时，对于NaOH：活性炭比例分别为1：1,2：1和3：1，活性炭的吸附量分别为99.86%，99.82%和99.97%。用于化学活化的NaOH：活性炭的比例越高，镉去除的吸附效率越高，这是通过BET表面积分析中由较高NaOH：活性炭比获得的较大表面积反映的。在系统达到平衡的较大点之外，没有记录从溶液中去除溶质量的显着增加。

　　活性炭的吸附等温线

　　图3显示了样品NaOH的Cd(II)离子吸附的Langmuir等温线的1/q e对1/C e图中：活性炭比例为3：1(a)，2：1(b)和1：1(C)。NaOH：活性炭比为1：1的相关系数值分别在30℃，40℃和50℃下为0.9671,0.9542和0.9655。NaOH：活性炭比例为2：1和3：1显示相同的高相关系数值，记录的较低值为0.9542。高R2值表明吸附过程遵循Langmuir等温线，这表明单层类型的吸附。

　　在本研究中使用NaOH：活性炭比例1：1,2：1和3：1使用化学活化制备具有不同特征的三种活性炭。每批活性炭在分批吸附研究中表现出不同的吸附百分考虑到接触时间对Cd 2+去除的影响，观察到较高吸附百分比为3：1。在初始Cd 2+下，在40分钟内达到吸附平衡浓度为30毫克/升。浓度，pH和温度也使NaOH：活性炭比例为3：1的吸附率较高。初始浓度越高，吸附性能越低。等温研究表明，吸附过程符合Langmuir等温线，这表明发生了单层吸附。基于目前的结果可以得出结论，从NaOH：活性炭比例为3：1的生物质制成的活性炭很适用于从污染水中去除镉的吸附剂。

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