堿改柚子皮生物炭對水體中Mn(Ⅱ)的動(dòng)態(tài)吸附研究

安 強(qiáng)，朱 勝，繆 樂，焦乙梟，宋嘉力

(重慶大學(xué) 環(huán)境與生態(tài)學(xué)院，重慶 400045)

錳的水體污染主要來源于錳礦廠和以錳為原料的化工廠所排放的廢水[1]，通過食物鏈，錳可以在人體中積累[2]。雖然錳是人體必需的微量元素之一，但當(dāng)攝入過量的錳時(shí)，人體的神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)受到嚴(yán)重?fù)p害[3]。相較于其他重金屬，錳更難以被去除，且因?yàn)槠鋸?fù)雜的化學(xué)性質(zhì)而較少得到研究[4]。目前去除水體中錳污染的方法有沉淀法[5]、膜處理法[6]、氧化過濾法[7]、電化學(xué)法[8]以及吸附法[9-10]等，其中吸附法具有操作便捷、去除高效的特性，是一種極具潛力的處理方法[11]。

前期實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明[16]，堿改柚子皮生物炭在靜態(tài)吸附中對Mn(Ⅱ)有較好的吸附效果，靜態(tài)飽和吸附容量達(dá)到85.889 mg/g，這里將進(jìn)一步考察堿改柚子皮生物炭對Mn(Ⅱ)的動(dòng)態(tài)吸附。引用了前期對堿改柚子皮生物炭的BET、FTIR表征結(jié)果，選取流量、床高、Mn(Ⅱ)初始質(zhì)量濃度為變量進(jìn)行了堿改柚子皮生物炭的固定床實(shí)驗(yàn)，并采用了3種固定床平衡動(dòng)力學(xué)吸附模型對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，以期能為堿改柚子皮生物炭在下一步固定床中的實(shí)際應(yīng)用提供一定的設(shè)計(jì)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

柚子皮：購自中國江西省，自然風(fēng)干后切成1～2 cm的小塊，在60 ℃下放入烘箱中烘干，直至獲得恒定重量。

化學(xué)試劑：氯化錳(MnCl2·4H2O)，用于配制含錳廢水；氫氧化鈉(NaOH)，用于改性生物炭以及調(diào)節(jié)Mn(Ⅱ)溶液的pH；鹽酸(HCl)，用于調(diào)節(jié)Mn(Ⅱ)溶液的pH；高碘酸鉀(KIO4)、焦磷酸鉀(K4P2O7)、乙酸鈉(CH3COONa)，測定Mn(Ⅱ)的緩沖溶液與顯色劑，所有試劑均為分析純。

1.2 生物炭的制備與改性

將干燥柚子皮與NaOH溶液按1∶5 (g∶mL)的比例混合，30 ℃下于150 r/min持續(xù)攪拌24 h?！?br>