浸渍活性炭去除镍离子

 浸渍活性炭去除镍离子,在本文中,使用木屑为材料制成的活性炭用聚(4-苯乙烯磺酸钠)(PSSS)浸渍,以通过表面螯合离子交换以及氢键吸附机理提高金属亲和力和选择性。用实验数据固定各种等温线模型以解释分批研究中溶质与吸附剂的相互作用。

 重金属离子由于沉重可混入水中,生物蓄积趋势和毒性都比较大,被工业废弃物污染的水会对生物造成大量危害。在各种有害工业污染物中,重金属污染是主要问题。镍是重金属之一,其浓度较高时会引起肺癌,鼻和骨癌,胃肠痛,皮炎等。重金属的主要来源是矿业和工业废弃物,如车辆排放物,电池,肥料,金属表面处理,油漆,锻造。饮用水中镍的允许限量为0.01 mg / L,工业废水排放限值为2 mg / g 。农业和海洋废物的积累集中在过去十年。

 其中活性炭和壳聚糖是去除水和废水中重金属的最有效的吸附剂。木屑是最便宜的生物质之一具有纤维素(55-60%),半纤维素(20-25%),木质素(20-25%)的组分,用它制成的活性炭存在于分子的官能团是诸如乙酰氨基,酚,羰基,巯基羧基,结构多糖,酰氨基,氨基,酯和醇以及这些基团具有与金属络合亲合性。不同的研究人员已经报道了在使用光谱技术的活性炭吸附过程中存在于重金属中的各种官能团的络合行为。由于其高表面积和易获得性,活性炭被广泛用作吸附剂。为了提高活性炭能力和效率,可能需要预处理和表面改性。活性炭用酸,碱和氧化剂处理以增强其表面活性。用一些其他材料如染料,六胺,聚丙烯酰胺,交联聚乙烯亚胺或其他化学品来改进活性炭的结合能力,以引入更多的额外活性位点如-N,-S和-P。

 聚合物浸渍活性炭的制备:锯屑通过筛板筛分以获得均匀尺寸(0.5mm)的颗粒用浓硫酸(50g / 10g)处理2h,得到活性炭粉末。然后用碳酸钠(0.1N)处理中和直到泡腾停止,并在100℃的热空气烘箱中再次干燥。将碳化后的产物用60%PSSS(1:1%wt / v活性炭和PSSS)在旋转振荡器中在200rpm下搅拌约24小时,然后用蒸馏水直至被清洗的水的pH为中性,最后将活性炭样品在100℃的热空气烘箱中干燥制成。

 活性炭吸附镍离子的吸附机理

 镍离子在活性炭上的吸附发生在多步骤过程,涉及(1)固溶界面之间较弱的静电吸引力而迅速离子交换(2)离子扩散到孔隙中通过与吸附剂的活性位点吸热化学吸附。因此,这种化学吸附机制由伪二级动力学,内部粒子扩散和活化参数证明。最后,由于与表面改性的活性炭的表面官能团的结合中心结合,达到了平衡。在pH5的水溶液中,镍离子的活性形式是Ni2 +,Ni(OH)+,Ni(OH)2 。带正电荷的金属离子活性物质可能通过物理现象在活性炭的供电点与镍离子的受电子性质之间形成表面离子交换络合物而被非均匀吸附。而且,金属离子在这个高pH(即Ni(OH)2)下可能是中性的,并且还可以被离子交换的氢键机制所吸附。

 再生研究

 通过使用相同的活性炭吸附剂,连续的吸附和解吸研究重复六次,表明吸附剂的稳定性。金属离子被非稳定形式的基质所保留,这通过内部颗粒扩散模型的多重线性图显而易见,并且酸碱反应比络合过程对于它们的位移更有效。

 在本论文中,活性炭是通过在浸渍螯合生物相容性聚合物4-苯乙烯磺酸钠而得到的。推荐使用这种低成本的吸附剂,因为这种活性炭的原材料在经济上相对便宜,可用性,再生性,环保性好,并且在pH5.0时显示镍离子的高亲和力(>)> 90% BET,SEM和FTIR结果。在实验条件下,存在离子和非离子形式的镍离子(Ni 2 +,Ni(OH)+,Ni(OH)2)被离子交换以及与表面络合物形成的氢键机制很好地吸附。吸附容量的增加可能是由于表面上形成了一些新的吸附位点,吸附剂上的孔隙增大,比表面积。镍离子进入活性炭孔内的粒子内扩散导致自发的吸热化学吸附,这一现象被热动力学参数所证实,速率也受粒子内扩散的影响。