活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　废水中除去合成染料有很多不同的技术，但是吸附法是可靠和低成本的方法，并且存在不同类型的吸附剂。由于其可变性，成本低，活性炭是普遍使用的吸附剂。但是这次研究为了提高活性炭的能力与聚合物材料混合制成的羧化活性炭来实验，并且和改善疏水性的胺化聚醚砜进行对比。测试了胺化聚醚砜原位和羧化活性炭非原位性能，以检测其从水生环境中去除阳离子(亚甲基蓝)和阴离子(酸性红)染料的性能。然后，进一步研究了酸性红吸附在这两种吸附剂上的动力学行为和热力学特征。最后测试胺化聚醚砜原位和异位的环境应用，用羧化活性炭从水性环境中除去酸性红染料。

　　染料吸附测试技术

　　在含有酸性红和HCl的溶液中测量胺化聚醚砜与羧化活性炭非原位和与原位的量。使用振荡器装置将溶液振荡1小时，将上清液与固体残余物分离并摄取，以便相对于空白样品进行光度测量。通过从酸性红的吸收中减去之前酸性红的吸收来计算酸性红的吸附。它被聚合物固相吸附。计算吸附百分比，固体吸附剂平衡/质量时的酸性红保留，以及吸附酸性红的分布系数用羧化活性炭在胺化聚醚砜上进行测定。吸附进行三次重复测量，并取平均值，其中精度仅相差±2%。详细研究了摇动时间以及酸性红保留在胺化聚醚砜与羧化活性炭固体吸附剂上的温度的影响。

　　吸附剂形态对比

　　活性炭和聚醚砜示于图1中。SEM图像显示活性炭和聚醚砜非原位的结构特征相似，而具有羧化活性炭的胺化聚醚砜原位不同。SEM图像显示胺化聚醚砜颗粒与羧化活性炭原位聚集，这清楚地表明原位技术改变了聚合物的形态结构，与非原位方法不同，后者没有显示任何明显的变化。与对照相比，吸附剂的形态。

　　图1：活性炭和几种吸附剂的SEM。

　　活性炭与聚醚砜在染料吸附中的性能

　　已经研究了胺化聚醚砜原位和用羧化活性炭非原位吸附染料的性能。在这项工作中，酸性红1(阴离子染料)用于测试这些聚合物从水溶液中吸附它的能力(图2a)。随着两种技术中活性炭浓度的增加，观察到酸性红染料吸附显着增加，而对照聚合物显示出最低吸附，与胺化聚醚砜原位相比仅为21%。采用20%羧化活性炭的非原位技术，分别显示58%和61%的吸附。因为胺化聚醚砜在两种技术中，用20%羧化活性炭得到最高的吸附百分比，用亚甲蓝进一步测试这些聚合物是阳离子染料，以检验这些聚合物与阳离子染料的性能。具有20%羧化活性炭的非原位胺化聚醚砜对亚甲蓝(5ppm)的吸附率为88%，而对于酸性红(20ppm)为60%。此外，与对照胺化聚醚砜相比，含有20%羧化活性炭原位的胺化聚醚砜对于亚甲蓝(5ppm)显示68%，对于酸性红(20ppm)显示60%，仅对于对照胺化聚醚砜为1.6%。亚甲基蓝(5ppm)和21%的酸性红(20ppm)。

　　图2：使用原位和非原位技术与活性炭和聚醚砜相比。

　　总体而言，与对照相比，原位和非原位活性炭的聚醚砜与酸性红(阴离子)和亚甲基蓝(阳离子)染料均显示出优异的吸附速率。然而，因为与亚甲基蓝(5ppm)相比，酸性红(20ppm)显示出良好的吸附容量。

　　活性炭和聚醚砜的环境应用

　　为了研究两种材料在环境应用中的使用效率，本研究使用自来水和海水样品来探索该聚合物从这些样品中去除红酸染料的能力。自来水、海水另外加上离子水作为三个样品。对于海水和自来水样品，酸性红浓度低于UV检测。因此，这些样品加入酸性红染料(20mg/L)和胺化聚醚砜非原位，20%羧化活性炭和胺化聚醚砜用20%羧化活性炭原位原位。在pH值为1，温度为20℃，振荡时间为1小时的优化条件下，海水样中红色酸吸附的百分比为胺化聚醚砜的92.68%和91.91%。分别用20%羧化活性炭原位置换20%羧化活性炭和胺化聚醚砜原位置换。发现自来水样品酸吸附的百分比为96.34%和95.94%2，用20%羧化活性炭和胺化聚醚砜原位用20%羧化活性炭，分别，所示在图3中。

　　图3：胺化聚醚砜和20%羧化活性炭对不同实际样品中酸性红的吸附百分比。

　　为了测试所制备的聚合物的可重复使用性，通过非原位和原位技术将所用的胺化聚醚砜样品与20%羧化活性炭进行清洗，然后用丙酮洗涤这些样品并使其干燥。然后，再次重复使用具有20%羧化活性炭样品的非原位和原位胺化聚醚砜。酸性红染料再次再吸附(三个循环)，吸附百分率与第一次大致相同。因此，具有20%羧化活性炭的胺化聚醚砜是一种有效的方法，可以重复使用一个以上的循环，因为酸性红染料从水中吸附而不会降低其吸附能力。

　　在目前的研究中，染料吸附结果表明，随着聚醚砜原位和非原位技术中活性炭浓度的增加，酸性染料1和亚甲蓝染料的吸附率都很高。结果还表明，优化的条件是最大化酸性红染料吸附速率的基本因素，发现它们的pH值为1.5，持续时间为1小时，温度为20℃。羧化活性炭混合胺化聚醚砜的比例是一个非常重要的因素，因为使用的质量越多，所获得的染料吸附率越高。

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