活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭吸附去除萘酚蓝黑，染料废水的一种常用处理方法。

　　当染料废水未经事先处理就排放出去时，可能会造成严重的环境问题。染料主要由具有官能团的芳族结构组成，例如羧基(-COOH)，胺(-NH2)和偶氮(-N=N-)，它们对光降解和生物降解稳定。所以用吸附去除比较方便实用，当然去除染料的效果取决于所用吸附剂的特性。近来，基于活性炭由于其丰富的可用性和高官能团含量而被认为是好用的吸附剂。这次用我们研发的新型活性炭，用于吸附去除染料废水中的萘酚蓝黑，并且测试效果如何。

　　活性炭的参数分析

　　图1描述了使用扫描电子显微镜拍摄下活性炭的形态。在未活化炭表面上观察到一些具有小孔的碎片(图1(a))，表明存在碳化过程中形成的焦油状物质残留。处理。用活化剂活化会产生更多的孔，扩大现有的孔，并由于除去了挥发性物质而打开了堵塞的孔。如图1(b)所示，孔的发达表明了这一点，可以在活性炭表面清楚地观察到。活化剂分子扩散到活性炭的小孔中，并通过酸水解过程增加了活化的反应。从这个意义上讲，活化剂水解了活性炭原材料中的纤维素和半纤维素中的糖苷键以及木质素中的芳基键。

　　图1：(a)未活化炭和(b)活性炭的SEM显微照片。

　　活性炭的吸附性能测试

　　将活性炭用于萘酚蓝黑去除。实验是在室温(约25°C)下以间歇模式进行的。首先，在100 mL锥形瓶中，将一定量的活性炭与萘酚蓝黑色溶液混合。在各种pH(1、3、5、7、9和11)下，通过添加0.1 N HCl或0.1 N NaOH进行吸附。然后将混合物置于摇床中，并以200 rpm摇动180分钟。达到吸附时间后，将溶液过滤，并使用紫外可见分光光度计在大波长下分析滤液中残留的萘酚蓝黑色。同时，通过在pH 3下改变浓度来研究吸附平衡180分钟。通过等式计算平衡时萘酚蓝黑的表面浓度。

　　活性炭对萘酚蓝黑的实际吸附性能

　　溶液PH影响活性炭的表面电荷。因此，它是控制活性炭吸附过程的重要因素之一。图2(a)中描述了萘酚蓝黑在以40%，50%和60%的活化剂制备的活性炭上的吸附。在所研究的pH范围内(pH介于1和11之间)，萘酚蓝黑在活性炭上的吸附是pH依赖性的，尤其是在pH 5和11之间。在低pH值下，活性炭表面带有净正电荷。pH的增加导致净正电荷的减少和净负电荷的增加。萘酚蓝黑是具有负电荷的阴离子染料。在pH值为3时，它会在活性炭表面的活性位点(即，官能团)与被吸附物分子(即，萘酚蓝黑)之间引起静电吸引。活性炭的活性部位与萘酚蓝黑色分子之间的静电排斥作用占主导。因此，可以得出结论，将萘酚蓝黑色吸附到活性炭上的pH值选择为3。另一方面，使用60%活化剂的活性炭吸附时，萘酚蓝黑的吸附量比使用40%活化剂活化的活性炭吸附的高，这是由于活性炭产生了更多的孔，尽管在pH 1-3下差异不明显。

　　图2：(a)pH(b)接触时间和(c)在不同的活化剂浓度下初始浓度对萘酚蓝黑吸收的影响。

　　发现活性炭在与萘酚蓝黑接触时间的最初60分钟内，萘酚蓝黑色急剧减少。可能是由于在初始阶段有大量的活性位点可用于吸附过程。此外，萘酚蓝黑吸收趋于恒定，直到达到平衡。初始萘酚蓝黑浓度对萘酚蓝黑摄取的影响。随着染料浓度从10增加到90，染料吸附从94.8%增加到97.6%，然后逐渐减慢。初始染料浓度提供了克服吸附过程中所有传质阻力的驱动力。

　　使用活性炭吸附去除萘酚蓝黑，从测试后发现使用60%活化剂制造出来的活性炭，在PH为3时对萘酚蓝黑的吸附去除效果很好。这款新型活性炭材料在用于废水处理中是一款经济适用的好吸附剂。

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