把預處理好的纖維放入碳化爐中活化,通入氮氣保護,控制加熱速率為10℃/min。在650℃下活化,活化時間為70min。根據預處理方法I、II、III的不同,將制得的活性炭纖維分別命名為AK-1、AK-2和AK一3。所有樣品在氮氣保護下冷卻至室溫,取出,用1mol/LHC1浸泡1h,除去產品中的灰分(主要為金屬),然后用熱的去離子水洗至中性,放人真空干燥箱105cI=下過夜。
1-2吸附實驗
目標污染物苯酚或亞甲基藍在活性炭纖維上的吸附動力學由批式實驗確定。
吸附實驗:100mg活性炭纖維置于100mL濃度為400mg/L的苯酚或者亞甲基藍溶液的碘量瓶中,溶液初始pH值設定為7.0,恒溫(35±1)℃振蕩,每隔一定時間測定溶液濃度。
苯酚和亞甲基藍溶液的濃度由溶液的吸光度確定(紫外可見分光光度計752型,上海光譜儀器有限公司)。苯酚和亞甲基藍溶液分別在269nm和663nlTI處測定吸光值。
按照(1)式計算吸附量:
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式中:qt是t時的吸附量,mg/g;C。為溶液初始濃度,mg/L;Ct為t時溶液濃度,mg/L;V為溶液體積,L;W為試樣質量,g。
2結果與討論
2-1木棉基活性炭纖維吸附苯酚和亞甲基藍廢水靜態平衡實驗
2-1-1苯酚吸附等溫線
苯酚吸附等溫線分別用Langmuir模型(2)和Freundlich模型(3)描述:
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圖1(a)給出的是3種木棉基活性炭纖維的苯酚吸附等溫線。從圖1中可以看出,苯酚吸附量的次序是AK-2>AK一3>AK-1。實驗數據用Langmuir模型進行擬合,擬合結果見表1。由表1知,活性炭纖維的最大吸附容量qm(AK一2)=202-277mg/g遠大于AK-1和AK一3。后兩者的理論最大吸附容量相差不大。眾所周知,活性炭在溶液中去除有機物方面比去除金屬離子更有效。目前普遍的看法是表面酸性含氧基團減少了溶液中有機物的吸附,與吸附質的極性無關。所以,提高活性炭弱酸性表面基團的濃度能加強金屬離子的吸附,而它們的存在卻阻礙了酚類化合物的吸附。Leng等證實了這點,他們的研究在一定程度上,證實了Mahajan等的研究,后者認為當晶體的碳層表面耵電子更多時,會增加苯酚的吸附,而邊緣地帶的含氧化合物會減少吸附。IssaI.Salame等認為活性炭吸附苯酚還存在化學吸附,它由苯酚上的一0H基和炭表面的一cO0H基結合成酯鍵。但是,Phan等認為在苯酚的吸附中,比表面積的大小是決定性的因素,尤其是0.75am孔徑的孔更適合苯酚的吸附。由自動吸附儀測得的活性炭纖維的表面物理性質,由表2給出。從表2中可以看出,AK-2的比表面積(1518m/g)和總孔體積(0.878am/g)最高,這是因為經過浸漬后,木棉纖維在預氧化階段與空氣中的0,可能發生如下反應:
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