2结果与讨论
2.1竹炭氢氧化钠活化
为提高竹炭的吸附脱色能力,研究了硝酸、磷酸、氯化锌和氢氧化钠对竹炭的活化效果,初步实验表明,氢氧化钠的活化效果较为明显.为此,采用正交实验,详细考察了固液比、处理时间及氢氧化钠浓度对竹炭活化效果的影响,竹炭颗粒的活化结果见表1.由表1可知,影响活化效果的主要因素为氢氧化钠的浓度,在低浓度区,提高氢氧化钠溶液的浓度,亚甲基蓝吸附量上升,但随着浓度的进一步提高,吸附量呈下降趋势,浓度为3 mol/L时吸附量最高.固液比(竹炭颗粒与处理液的比例)及处理时间对活化效果的影响相对较小,在实验范围内,随着固液比的增大及活化时间的延长,活化竹炭颗粒对亚甲基蓝的吸附量都呈上升趋势,但固液比增大及时问延长到一定程度后,亚甲基蓝吸附量的增长变缓.从正交实验数据得出的最佳碱活化处理条件为:氢氧化钠3 mol/L,固液比1:10,活化30 h.从节约生产成本等方面综合考虑,碱处理活化的最佳条件为:氢氧化钠3 mol/L,固液比1:8,活化24 h.在该条件下处理后竹炭颗粒对亚甲基蓝的吸附量为8.2 mg/g,较活化前提高148.5%,活化效果较好.同样条件下对商品竹炭粉末进行处理,得到产品的亚甲基蓝吸附量为35.2 mg/g(未活化竹炭粉末亚甲基蓝吸附量为24.1 mg/g),较未活化前提高46.1%,吸附效果较明显.
2.2竹炭高温焙烘再生的影响因素
2.2.1温度为提高竹炭的重复利用率,研究了高温焙烘条件对未活化商品竹炭粉末的再生效果.图1为吸附饱和的竹炭在不同温度下焙烘60 min后的亚甲基蓝吸附情况
从图1可以看出,随着温度的升高,竹炭粉末的再生效果也随之提高,可能是在高焙烘温度下,竹炭孑L隙内部的染料及其杂质被炭化继而使空隙得到疏通;但从实验现象分析,竹炭灰份也随着焙烘温度的升高而增加,所以应当控制焙烘温度,宜选400℃.
2.2.2时间
从图2可以看出,焙烘时间延长,竹炭再生后的吸附量先增加后降低.原因可能是焙烘时间较短时,竹炭内的杂质尚未完全降解,其通道未完全被打开,导致吸附量还有升高的余地,当时间足够长之后,部分孔隙被炭化损坏,吸附量下降.实验中观察到竹炭灰份随着时间的延长逐渐增加也证明了此点.所以,焙烘时间选择60 rain.
综上可知,高温焙烘再生的最佳工艺条件为:400℃焙烘60 min.在该条件下再生处理的商品竹炭粉末吸附量为21.2 mg/g,再生后的吸附能力可恢复88%.
2.3水溶性染料溶液的吸附性能
由图3可知,经过活化处理的竹炭对各种水溶性染料溶液的吸附量都有提高,其中对活性红x一3B吸附效果变化最为明显,吸附量提高了63.5%.而对K型活性染料活性红K一2BP的吸附效果较差.显然,染料种类及结构对竹炭的吸附脱色效果有很大的影响,还值得进一步研究.
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