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改性污泥活性炭对水中镉离子的吸附性能
作者:管理员    发布于:2017-11-17 14:08:13    文字:【】【】【

  改性污泥活性炭对水中镉离子的吸附性能何慧军1杨春平u‘3罗胜联13郑颖3刘莉华1(1.南昌航空大学化学与环境工程学院,南昌330063;2.浙江省固体废物处理与资源化重点。

  表1两种吸附剂的结构性能参数Table样品比表面积孔体积微孔体积平均孔径碘吸附值从表1中可以看出,2种吸附剂都有较好的碘吸附值和比表面积,未改性的污泥活性炭的孔体积和微孔体积都比改性的要大,未改性的污泥活性炭的性能比硝酸改性后的更好表32种吸附剂浸出液重金属含量样品高允许浓度由表3可知,2种吸附剂浸出液的重金属远低于高允许浓。究其原因是在制备和改性过程中,可溶性重金属离子转化为稳定的难溶性重金属氧化物。酸改性的污泥活性炭浸出液重金属离子含量都略低于未改性污泥活性炭,可能是由于酸改性过程中有部分金属离子进人酸溶液中,使其含量降低。

  22种吸附剂对吸附废水中Cd2+及其影响因素的研究2.2.1pH对Cd2+吸附的影响在2种吸附剂用量都为2.0g/L、Cd2 +初始浓度为100mg/L、反应时间为3h的条件下,考察了pH对吸附效果的影响,其结果如所示。

  由可知,pH对2种吸附剂吸附容量的影响很大。在pH 2~5之间时,吸附容量随着pH上升而增大。在pH为2时,2种吸附剂对Cd2+吸附作用都很少,这是因为在pH较低时,溶液中大量质子与Cd2+产生竞争,影响吸附剂表面吸附位点与Cd2+的结合。换言之,是由于吸附位点的质子化,吸附剂表面负电荷密度减少,从而导致吸附容量的减少。随着pH上升,质子的量减少,吸附剂表面结合位点就会暴露出来,吸附剂表面的负电荷密度就会增大,所以这2种吸附剂对Cd2+吸附容量增大。在pH为5时,未改性的污泥活性炭C1对Cd2 +的吸附容量达到了8.45mg/g,酸改性的污泥活性炭Ch对Cd2+的吸附容量达到了23.35mg/g.当pH高于5时,Cd2 +会形成微沉淀,会影响吸附剂吸附Cd2+.同时,由可以看出,硝酸改性的污泥活性炭的吸附容量远远大于未改性的污泥活性炭,这可能是酸的改性增加了吸附剂表面的负电荷密度,从而导致吸附容量的增大,由。

  如可知,2种吸附剂的吸附容量随着时间的增加都增大,且吸附剂Ch在30min就达到了吸附平衡,远远快于吸附剂q的90min吸附平衡时间。同时,及附剂Ch的吸附容量大达到了23.35反应时间对Cd2+吸附的影响mg/g,吸附剂Q的吸附容量为8.45mg/g.其原因是由于硝酸改性改变了吸附剂表面的Zeta电位及增加了吸附剂的阳离子交换容量,同时可能增加了吸附剂表面对Cd2+吸附的原子官能团,从而使得吸附容量增大及吸附时间减少。随着吸附时间的延长,其2种吸附剂对Cd2+的吸附容量都有降低的趋势,其原因可能是因为2种吸附剂对Cd2+的吸附存在2种吸附方式,即物理吸附和化学吸附,随着时间的延长,物理吸附的那部分Cd2+在外力的作用下(恒温振荡)会从吸附剂里面解析出来从而造成吸附剂的吸附容量降低。因此,其后各组。

  吸附剂量对Cd2+吸附的影响Fig.由可知,2种吸附剂投加量从1.0g/L增加到5.0g/L,Cd2+的去除率也随之增大,且变化很对Cd2+的去除率由24.2增加到73. 7.因为吸附剂用量的增加,吸附位点增多,从而使去除率升高。

  2.2.4初始浓度对Cd2+的影响污泥活性炭2.0g/L、PH为5,Q和CH 2组。

  初始浓度对Cd2+吸附的影响由可知,随着Cd2+初始浓度的增加,Cd2 +的吸附容量逐渐增大,初始浓度对吸附容量的影响也很大。Cd2+浓度由25.0mg/L增大到200mg/L,的吸附容量从3.95mg/g增加到10.8mg/g,CH的吸附容量从11.251增加到26.11.这是由于当Cd2+浓度增大时,导致液相和固相之间的浓度梯度增大,使吸附驱动力增加,从而使吸附容量增大。

  3改性污泥活性炭对Cd2+的吸附等温线改性污泥活性炭从溶液中将吸附质分离出来是一种动态平衡过程,吸附等温线能很好地对这个过程进行描述。金属离子被改性污泥活性炭吸附的时候,其在溶液中和固体吸附剂中的分配关系常用Langmuir模型和Freundlich模型进行描述,常用的表达式如下:Freundlich模型的线性化形式为:6Ungnmir芩溢线回归ft线形式Fig.冰。

  吸附等温线的测定是从热力学角度出发,由吸附平衡来研究改性污泥活性炭的吸附性能的。由上面和比较Langmuir和Freundlich吸附等温线相关系数R2(Langmuir模型的相关系数为0.995,Freundlich模型的相关系数为0. 981)可知,实验数据拟合Langmuir模型比拟合Freundlich模型更加适合,说明Cd2+在改性污泥活性炭表面的吸附主要以单分子层吸附为主。

  3结论通过用ZnCl2活化炭化之后的污泥活性炭,未改性污泥活性炭的碘吸附值为468.2mg/g,其比表面积为274.3m2/g;硝酸改性的污泥活性炭的碘吸附值377. 1mg/g,其比表面积为206.未改性污泥活性炭对Cd2+的吸附容量随着pH的增加而增大,在pH为5时达到佳,并随着吸附时间的延长而增加,在90min吸附容量大,其大吸附容量为8.45mg/g左右;改性污泥活性炭对Cd2+的吸附容量随着pH的增加而增大,佳pH也为5,也随着时间的延长而增加,在30min时吸附容量大,其吸附容量为23.35mg/g.未改性污泥活性炭的阳离子交换容量为电位为-10.60mV,硝酸改性污泥活性炭的阳离子交换容量为29. 40mV,说明酸改性后的污泥活性炭吸附性能比未改性的污泥活性炭要好。

  常温下改性污泥活性炭对镉离子的吸附能很好的符合Langmuir吸附等温式,镉离子在改性污泥活性炭的吸附主要以单分子层吸附为主。

  以城市剩余污泥为原料,氯化锌活化高温炭化制备污泥活性炭,可以实现污泥资源化利用,兼具环境效益和经济效益,通过对污泥活性炭进一步改性,能大幅提高对Cd2+的吸附能力,是一种很好的吸附剂。

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