活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　在多种有机化合物中，染料和颜料是环境的重要污染物。它们从各种行业(主要是染色，纺织，橡胶，造纸或化妆品行业)排放到污水中。污水中的染料，即使浓度很低，也会对水生食物链或水生生物产生严重的影响。通常，处理含染料废水的方法分为四类：机械，化学，物理和上述方法的组合。由于染料不可生物降解，因此用于污水净化的生物降解方法被证明是无效的。在化学，物理方法中可以有效去除染料的方法之一可以区分：化学和电化学氧化，膜工艺，絮凝凝结，离子交换以及广泛使用的吸附。本次实验是为了确定使用活性炭吸附法从水溶液中去除所选染料的效率。在实验室规模上对溴甲酚绿染料进行了从水溶液中吸附的研究。

　　研究中使用的染料

　　从实验室规模的水溶液中进行了两种颜色的吸附实验：溴甲酚绿(图1)。染料以水溶液形式用作pH指示剂，溴甲酚绿主要用于有机分析。

　　图1：溴甲酚绿。

　　溴甲酚绿是通过在酒精介质中溴化甲酚紫获得的。溴甲酚绿是一种固体，颜色从白色到乳白色。

　　活性炭吸附测试

　　研究使用了溴甲酚绿水溶液。通过在100 cm3容量瓶中稀释碱性染料溶液，制备了8种溴甲酚绿工作溶液，其浓度范围为2.00×10-4至1.00×10-5mol·dm-3。将洗涤至惰性pH，粉碎并干燥的pH的制备的吸附剂分别置于100 cm3的锥形烧瓶中。随后，将50 cm3最高浓度的染料溶液(基础溶液)和从制备的8种工作溶液中选择的5种溶液添加到烧瓶中。将所有容器以40 rpm的速度振摇30分钟，然后在过滤器上分离两相，即固体-废吸附剂和液体-染料溶液。分别测量每种染料的吸附等温线，并对每种染料进行两次测量。

　　用分光光度法测定了8种工作稀释溶液和吸附后的染料浓度。为此，使用UV/VIS分光光度计，确定透射率(T)和吸光度(A)。对于八个起始溶液，绘制了A(或T)对溶液浓度的依赖性(A或T=f(c))。使用A或T与浓度的相关性(标准曲线)来确定被测活性炭吸附后溶液中单个染料的浓度。将吸附前和吸附后的染料溶液的后续样品从锥形瓶中移入塑料比色皿中，该比色皿放置在分光光度计读取室中，在适当的波长下读取相应染料的A和T值。使用用于制备测试染料的缓冲溶液(每100 cm3溶液10 cm3缓冲液pH=5.5)作为参考样品。

　　在一开始，绘制了基于八种工作溶液的每种染料溶液的标准曲线，然后测量了吸附后的A或T各自的平衡浓度。然后以染料物质的摩尔数/克表示的比吸附率根据溶液C0中的已知染料浓度计算吸附剂mmol g-1的摩尔浓度，并从吸附Ci后的校准曲线染料浓度中读取。椰壳活性炭上的溴甲酚溴化物吸附等温线(图2)显示了BET I型等温线的性质。

　　图2：溴甲酚绿在活性炭上的吸附。

　　溴甲酚在褐煤质活性炭上的吸附等温线(图3)是Langmuir型的，可以直接通过Langmuir方程近似。

　　图3：溴甲酚绿在煤质活性炭上的吸附。

　　对于所有吸附系统，吸附是将染料颗粒沉降到活性炭吸附剂表面上的机制。出乎意料的是，活性炭吸附剂对溴甲酚绿的吸附性能优越，因为它在所检查的染料浓度范围内具有较高的单层负载量，并具有较高的覆盖度。这可能是由于使用分光光度计测量染料的平衡浓度存在问题。两种吸附剂中溴甲酚绿的b值高可能表明该染料具有高吸附能。两种染料对煤质活性炭的覆盖率参数都非常大(接近100%)，这表明吸附剂表面已被充分利用。

　　染料的吸附能力取决于溶液中染料的浓度。对于吸附溴甲酚绿，两种吸附剂的吸附值均相当，因此那种活性炭便宜用那种。Langmuir方程与测量数据的近似表明，相对于溴甲酚绿，煤质活性炭比较好用。同时，比椰壳活性炭的生产便宜得多。

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