淺談活性炭產品的應用研究

李曌天

江西省產品質量監督檢測院，南昌 330029

淺談活性炭產品的應用研究

李曌天

江西省產品質量監督檢測院，南昌 330029

本文依據國標GB 29215-2012《食品安全國家標準 食品添加劑 植物活性炭(木質活性炭)》，對活性炭吸附鉛（Pb）和砷（As）等重金屬作用進行了分析應用研究。

重金屬；活性炭，離子；吸附

1 前言

日常生活中，鉛（Pb）是對人體危害極大的一種重金屬，它對神經系統、骨骼造血功能、消化系統、男性生殖系統等均有危害。特別是大腦處于神經系統敏感期的兒童，對鉛有著特殊的敏感性。研究表明，兒童的智力低下發病率隨鉛污染程度的加大而升高。兒童體內血鉛每上升10微克/100毫升，兒童智力則下降6—8分。為此，美國把普遍認為對兒童產生中毒的血鉛含量下限由0.25微克/毫升，下降到0.1微克/毫升。世界衛生組織對水中鉛的控制線已降到0.01微克/毫升。我國食品重金屬殘留量限量國家標準規定鉛含量最高（豆類）為0.8毫克/千克，鮮乳為0.05毫克/千克，生活飲用水國家標準限量為0.01毫克/升。而砷（As）在自然界分布也很廣，動物肌體、植物中都可以含有微量的砷，海產品也含有微量的砷。由于含砷農藥的廣泛使用，砷對環境的污染問題愈發嚴重，如以砷化合物作為飼料添加劑，過量添加至牲畜食用的飼料中，就易使牲畜體內積砷，食用了這種牲畜的肉制品后，就容易造成中毒。砷侵入人體后，除由尿液、消化道、唾液、乳腺中排泄外，就蓄積于骨質疏松部、肝、腎、脾、肌肉、頭發、指甲等部位。砷作用于神經系統、刺激造血器官，長時期的少量侵入人體，對紅血球生成有刺激影響，長期接觸砷會引發細胞中毒和毛細管中毒，還有可能誘發惡性腫瘤。我國食品重金屬殘留限量國家標準規定砷含量最高（糧食）為0.7毫克/千克，鮮乳為0.2毫克/千克，生活飲用水國家標準限量為0.01毫克/升。

2 活性炭吸附能力

活性炭是以優質木炭為原料的一種良好的吸附劑，具有巨大的比表面積和化學穩定性。利用活性炭吸附技術去除自來水中重金屬離子的方法具有設備簡單、占地面積小和不產生二次污染等優點，在國內外得到廣泛應用。活性炭吸附水溶液中的重金屬離子與其吸附廢水中的重金屬離子的原理相通，所以對活性炭吸附溶液中重金屬離子的研究有助于利用活性炭吸附技術處理自來水，并為活性炭吸附溶液中的重金屬離子方面的研究提供有益的參考。本文通過活性炭對重金屬離子鉛、砷的靜態吸附實驗，活性炭對水溶液中砷的靜態吸附實驗，活性炭的表面改性以及改性后的活性炭對水溶液中砷的吸附實驗，研究了活性炭吸附重金屬離子的吸附效果和對水溶液中砷的吸附特性。

3 吸附試驗

砷（As）的測定：移取20ml保留的濾液A，置于定砷儀中，作為試驗溶液。按GB/T5009.76進行測定。

鉛（Pb）測定：用含硝酸的水萃取試樣中的鉛離子，在原子吸收分光光度計上，以空氣-乙炔火焰，采用工作曲線法進行測定。

試劑和材料：硝酸；鉛標準準溶液：0.10mg/mL；水：符合GB/T6682-2008中二級水的規定；儀器和設備：原子吸收分光光度計。

離子的測定方法：將試樣加入250ml的水中，加入1mL硝酸，置于電爐上加熱微沸10min，稍冷，振蕩過濾后，用水稀釋。在原子吸收光度計上，測量試驗溶液的吸光度。根據測得的吸光度，從工作曲線查出試驗溶液的離子的濃度。

4 結論

溫度對活性炭吸附鉛鎘離子的影響：活性炭對重金屬吸附作用為吸附和脫附兩過程。吸附是放熱過程，所以低溫效果好。脫附是吸熱過程，高溫效果好。本次試驗結果如下表1.

表1

從上表可知，低溫時對吸附容量的影響不大，且吸附效果很好。溫度能影響分子的運動，活性炭一般是中孔徑，能夠很好吸附溶液中的金屬離子。當溫度升高時，溶液中分子的運動會加快，導致吸附能力會被衰弱，吸附容量會有所減小，這是物理吸附能力的特性。

活性炭用量對其吸附鉛鎘能力的影響：用相同的溶液，隨著活性炭用量的增加，被吸附離子的相對濃度會降低，吸附效果肯定會增加，但是活性炭的相對吸附面積也會減少的趨勢。本文恒定其他條件，分別稱取了0.05g，0.1g，0.2g，0.3g，0.4g的活性炭進行吸附試驗。吸附效果如表2

表2

由上表可知：隨著活性炭用量增加，吸附溶液中的重金屬離子容量也在增加，但是當吸附達到平衡后，活性炭的吸附能力會有所下降。經過上述試驗可知：活性炭吸附重金屬鉛（Pb）和砷（As）的最佳條件是：活性炭投加量為0.2g，吸附過程在室溫下。

吸附的原理為離子交換，化學反應吸附或物理吸附等，只要金屬鉛砷充分接觸活性炭表面并進入空隙內部就能有效地吸附，但達到一定的時間后，吸附運動就是一種動態的平衡。

的基本計量需求，更可以對國際標準形成補充，為實現全球天然氣計量體系統一貢獻一份力量。

總體來說，我國天然氣計量體系的發展是值得肯定的，但是在經濟發展的基本任務下，還需對天然氣市場進行深入調研，對天然氣計量體系進行調整和修改，使其能夠和國際標準縮小差距。對于那些已經處于國際先進水平的技術標準，仍需按照工作實際和未來發展的需求，對其進行升級創新，確保其能夠一直處于國際先進水平，促進我國天然氣計量體系整體水平不斷提升。

4 結束語

天然氣計量體系對于天然氣工業發展具有積極的推動作用，因此，需要對我國天然氣計量體系的現狀形成統一認識，理解其與國際先進水平存在的差距。如此，才能從薄弱環節入手，加強我國天然氣計量體系建設，推動其不斷發展。

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