生物基活性炭吸附廢水中Cu2+性能研究

修東輝?吳雪?王源?耿劍博?范俊剛

摘要：以椰殼基活性炭為吸附劑，考察其對模擬廢水中Cu2+的吸附性能，通過考察Cu2+初始質量濃度、吸附劑用量、吸附時間等不同條件對椰殼基活性炭吸附能力的影響。結果表明：單位質量活性炭吸附容量隨模擬廢水中Cu2+初始質量濃度增加而增加，吸附飽和后不再增大；活性炭投入量增大有利于廢水中Cu2+脫除；吸附時間1h后吸附基本達到平衡。

關鍵詞：活性炭；重金屬離子；吸附；廢水處理

當今世界處理含重金屬離子廢水的方法主要有3類[1]，其中活性炭吸附法具有操作簡單、經濟、效果好等優點[2]。活性炭具有孔隙結構發達、比表面積大、化學性質穩定、吸附能力強、易再生等特點[3-5]。本研究通過探究生物基活性炭上重金屬離子的吸附性能，考察吸附影響因素，為進一步優化參數及工程應用打下堅實基礎。

1 實驗

1.1 試劑及設備

實驗用椰殼活性炭，三水硝酸銅、蒸餾水等（均為分析純），購自國藥集團化學公司。主要儀器包括標準玻璃儀器，UV-2601雙光束紫外/可見分光光度計（北京瑞利分析儀器有限公司），GJJ-6S數顯六聯磁力加熱攪拌器（金壇市大地自動化儀器廠）。

1.2 實驗步驟

配制一定初始質量濃度Cu2+模擬廢水，加入一定量預處理椰殼活性炭吸附劑，在恒溫攪拌下進行靜態吸附實驗，利用紫外分光光度計檢測模擬廢水中Cu2+質量濃度，以單位質量吸附劑吸附容量為指標來評價其吸附性能。

2 結果與討論

2.1 Cu2+初始質量濃度的影響

從圖1中可以看出，隨著Cu2+初始質量濃度增加，單位質量活性炭對Cu2+吸附量增加，當質量濃度增至4g/L時，吸附容量趨于恒定。這是因為隨著初始質量濃度的增大，活性炭單位表面積吸附Cu2+增加，當質量濃度繼續提高，活性炭的吸附逐漸達平衡。

2.2 活性炭投入量的影響

從圖2中可以看出，隨著活性炭添加量的增大，對Cu2+的吸附容量下降，當活性炭添加量為4.0 g時，對Cu2+的吸附容量基本恒定。這是因為隨著活性炭用量的增加，活性炭總的表面積增大，對溶液中Cu2+吸附總量增加，但單位質量活性炭的吸附容量下降。

2.3 吸附時間的影響

從圖3可以看出，活性炭對Cu2+的吸附容量，隨吸附時間逐漸上升，在最初20 min內，吸附速率較快，隨后逐漸減慢，60 min后基本達到吸附平衡，吸附容量基本恒定。

3 結論

（1）使用生物基椰殼活性炭，可用來吸附處理含重金屬Cu2+的模擬廢水，最大平衡吸附量達到29 mg/g。

（2）隨著Cu2+初始質量濃度增加，單位質量活性炭對Cu2吸附量都增加，當濃度增至4 g/L時，吸附量增加逐趨緩慢。

（3）隨著活性炭用量增大，對Cu2+的吸附總量增加，單位質量活性炭吸附容量下降。

（4）活性炭吸附Cu2+為物理吸附過程，吸附60 min后基本達到吸附平衡。

參考文獻：

[1]錢勇.工業廢水中重金屬離子的常見處理方法[J].廣州化工.2011，39（5）：130-131.

[2]王亮梅，姜維，朱淑飛，等.活性炭表面改性對水溶液中汞離子吸附行為的影響[J].水處理技術.2013，39（9）：41-44.

[3]周云，劉忠凱，王耀丹，等.改性活性炭的制備及其吸附苯酚性能的研究[J].化工管理，2016，（1）：193-195.

[4]孫倩，方琴，陳玉婷，等.活性炭表面化學改性技術的研究進展與展望[J].廣東化工，2012，39（9）：18-19.

[5]丁春生，鄒邦文，繆佳，等.高錳酸鉀改性活性炭的表征及其吸附Cu2+的性能[J].中南大學學報（自然科學版），2012，43（5）：427-433.