把预处理好的纤维放入碳化炉中活化,通入氮气保护,控制加热速率为10℃/min。在650℃下活化,活化时间为70min。根据预处理方法I、II、III的不同,将制得的活性炭纤维分别命名为AK-1、AK-2和AK一3。所有样品在氮气保护下冷却至室温,取出,用1mol/LHC1浸泡1h,除去产品中的灰分(主要为金属),然后用热的去离子水洗至中性,放人真空干燥箱105cI=下过夜。
1-2吸附实验
目标污染物苯酚或亚甲基蓝在活性炭纤维上的吸附动力学由批式实验确定。
吸附实验:100mg活性炭纤维置于100mL浓度为400mg/L的苯酚或者亚甲基蓝溶液的碘量瓶中,溶液初始pH值设定为7.0,恒温(35±1)℃振荡,每隔一定时间测定溶液浓度。
苯酚和亚甲基蓝溶液的浓度由溶液的吸光度确定(紫外可见分光光度计752型,上海光谱仪器有限公司)。苯酚和亚甲基蓝溶液分别在269nm和663nlTI处测定吸光值。
按照(1)式计算吸附量:
式中:qt是t时的吸附量,mg/g;C。为溶液初始浓度,mg/L;Ct为t时溶液浓度,mg/L;V为溶液体积,L;W为试样质量,g。
2结果与讨论
2-1木棉基活性炭纤维吸附苯酚和亚甲基蓝废水静态平衡实验
2-1-1苯酚吸附等温线
苯酚吸附等温线分别用Langmuir模型(2)和Freundlich模型(3)描述:
图1(a)给出的是3种木棉基活性炭纤维的苯酚吸附等温线。从图1中可以看出,苯酚吸附量的次序是AK-2>AK一3>AK-1。实验数据用Langmuir模型进行拟合,拟合结果见表1。由表1知,活性炭纤维的最大吸附容量qm(AK一2)=202-277mg/g远大于AK-1和AK一3。后两者的理论最大吸附容量相差不大。众所周知,活性炭在溶液中去除有机物方面比去除金属离子更有效。目前普遍的看法是表面酸性含氧基团减少了溶液中有机物的吸附,与吸附质的极性无关。所以,提高活性炭弱酸性表面基团的浓度能加强金属离子的吸附,而它们的存在却阻碍了酚类化合物的吸附。Leng等证实了这点,他们的研究在一定程度上,证实了Mahajan等的研究,后者认为当晶体的碳层表面耵电子更多时,会增加苯酚的吸附,而边缘地带的含氧化合物会减少吸附。IssaI.Salame等认为活性炭吸附苯酚还存在化学吸附,它由苯酚上的一0H基和炭表面的一cO0H基结合成酯键。但是,Phan等认为在苯酚的吸附中,比表面积的大小是决定性的因素,尤其是0.75am孔径的孔更适合苯酚的吸附。由自动吸附仪测得的活性炭纤维的表面物理性质,由表2给出。从表2中可以看出,AK-2的比表面积(1518m/g)和总孔体积(0.878am/g)最高,这是因为经过浸渍后,木棉纤维在预氧化阶段与空气中的0,可能发生如下反应:
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