尿素改性活性炭对水中汞离子的吸附性能研究

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1、尿素改性活性炭对水中汞离子的吸附性能研宄肖榕铜仁职业技术学院利用鉍素对活性炭进行改性，制备丫含氮活性炭ACN，并采用元素分析、N2吸附-脱附以及X光电子能谱对改性前后的活性炭进行了表征。通过静态吸附实验研宄了改性前后的活性炭AC和ACN对水溶液中汞离子的吸附性能。研究结果表明，含氮官能团的引入使得ACN对汞离子的最大吸附容量提高到了286.32mg/goACN的适用范围非常广，最佳吸附pH值范围为4'0。关键词：除采;活性炭;吸附;尿素改性;AdsorptionofHg2+IonsfromAqueousSolutionbyUreaDopedActivatedC

2、arbonXIAORongTongrenPolytechnicCollege;Abstract：Nitrogen-containingactivatedcarbon(ACN)waspreparedbymodificationwithurea.Activatedcarbonsamplesbeforeandaftermodificationwerecharacterizedbyelementalanalysis,N2adsorption-desorptionandX-rayphotoelectronspectroscopy(XPS).AqueousHg21adso

3、rptionpropertiesbyACandACNwereinvestigatedthroughbatchexperiments.Resultsindicatedthattheintroductionofnitrogen-containingfunctionalgroupsimprovedthemaximumadsorptioncapacityto286.32mg/g.TheoptimalpHforHgremovalwasinawiderangeof410.Keyword：mercuryremoval;activatedcarbon;adsorption;u

4、readoped;水体中的汞对动物和人体的危害非常之大。目前去除水中的汞的方法有很多，常见的有沉淀法111，离子交换法m，混凝法［3］及活性炭吸附［4-5］等。活性炭吸附是最常见的去除水体中汞的方法之一，其吸附的有效性取决于水中汞的初始形态和浓度、活性炭用量以及吸附时间等，但是其吸附易饱和，吸附容量不高。为丫提高活性炭对水屮汞离子的吸附能力，本文采用尿素对活性炭进行改性，在活性炭表而引入含氮官能团，研宄含氮活性炭的孔结构、表而酸碱性以及表而含氮官能团的种类与其吸附能力之间的关系，为制备高吸附性能的活性炭材料提供理论依据。1实验1.1活性炭的改性与表征先用盐酸将

5、购买的商业活性炭浸泡以去除活性炭制备过程中的灰分和微量金属，然后用去离子水洗涤至溶液接近中性后烘干，此时的活性炭记为AC。将10gAC浸渍于50mL的尿素水溶液中（尿素质量为10g），浸渍24h后，经过滤、洗涤后烘干。然后将样品置于管式炉屮于Ar气氛K在600°C热处理3h,升温速度为lCTC/min。待样品冷却后，用去离子水洗净、烘干，得到的样品记为ACN。采用元素分析对活性炭中C、H、0和N的组成进行分析，N2吸附-脱附对改性前后活性炭的孔结构性质进行表征，釆用质量滴定法测定活性炭的b表面零电荷点（PHpzc,pHofthepointofzerocharg

6、e）,采用X射线光电子能谱（XPS,X-rayphotoelectronspectroscopy对活性炭表面的禽氮官能团的种类和禽量进行分析。1.2吸附试验配制汞离子浓度为1000mg/L的硝酸汞原液，然后将原液稀释至浓度为10^200mg/L。吸附等温线实验中，将50mg活性炭样品加入装有50mL不同浓度的硝酸汞的锥形瓶屮，置于恒温振荡器屮，设置水浴温度为30°C,转速为150r/min。待吸附平衡后，测定溶液中汞离子的平衡浓度。并通过公式（1）计算活性炭的吸附容量。式中:q平衡吸附容量，mg/gCo汞离子溶液的初始浓度，mg/LCe汞离子溶液的平衡浓度，m

7、g/LV汞离子溶液的体积，Lm活性炭的质量，g在研究pH值影响的实骑中，束离子浓度为50mg/L,溶液的pH值用0.1mol/LHN03或者0.1mol/LNaOH溶液调节至2〜10。在50mL不同pH的汞离子溶液里加入50mg活性炭样品，并将锥形瓶置于恒温振荡器中，温度与转速与等温吸附线实验屮的一致。1.3分析方法溶液中的汞离子浓度采用原子荧光光谱仪（奥罗拉Auror，型号AI3200）进行测定，溶液的pH值采用pHS-5型pH计进行测定。2结果与讨论2.1活性炭表征对AC和ACN进行元素分析，其结果如表1所示。原始的活性炭AC的N含量很低，约为0.16%。

8、而经过尿素改性后，样品的N和0含量明显