田萌 mac吸附cr 的热力学研究 初稿

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1、第七届“挑战杯”首都大学生课外学术科技竞赛作品煤质磁性活性炭吸附Cr6+离子吸附等温线测定DeterminationofAdsorptionIsothermofCr(VI)ontoMagneticCoal-BasedActivatedCarbon田萌1东赫1王芳1解强11中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院，北京，100083TianMeng1,DongHe1,WangFang1,XieQiang11ChemicalandEnvironmentalEngineeringInstitute,ChinaUniversityofMining&T

2、echnology,Beijing100083摘要：以煤质磁性活性炭为吸附剂吸附溶液中Cr6+，采用二苯碳酰二肼反应分光光度法测定吸附前后溶液中铬离子的浓度，计算不同温度、不同金属离子浓度下活性炭对铬离子的吸附量，绘制活性炭在不同温度下对溶液中Cr6+的吸附等温线，作为确定磁性活性炭对Cr6+的吸附容量、应用吸附法净化含重金属离子废液技术的基础。结果表明：煤质磁性活性炭对Cr6+的饱和吸附量为90.09mg/g，吸附效果远远高于目前国内的部分商品活性炭。煤质磁性活性炭对Cr6+的吸附量随温度的升高而增大，吸附过程为自发的吸热过程，且以物理吸

3、附为主。关键词：煤质磁性活性炭；Cr6+离子；吸附等温线9第七届“挑战杯”首都大学生课外学术科技竞赛作品目录1实验21.1试剂与仪器21.3溶液中Cr6+浓度的测定21.3吸附等温线的测定31.4热力学函数值的计算32结果与讨论42.1磁性活性炭的表征42.2Cr6+浓度标准曲线42.3确定炭液比例52.4吸附等温线52.5热力学函数63结论7参考文献79第七届“挑战杯”首都大学生课外学术科技竞赛作品0引言Cr6+是电镀废水中常见的重金属离子，毒性强，少量Cr6+会引起恶心、腹泻、皮炎，过量Cr6+会导致肝脏、肾脏的癌症、内出血及呼吸道

4、疾病[1-4]。美国环保局（EPA）规定饮用水中Cr6+浓度需控制在100g/L[1]。目前，重金属离子的脱除有离子交换法，电化学还原法，溶剂萃取法，反渗透法，化学沉淀法，吸附法，其中，以活性炭作为吸附剂的吸附分离法原料丰富，工艺简单，是较经济实用的方法。活性炭具有发达的孔隙结构，巨大的比表面积，催化活性等性质，使其对重金属的脱除成为国内外的研究热点之一[5-7]。然而，吸附后的活性炭无法回收，重金属的污染仍没有消除。磁性活性炭可利用磁选分离[8-10]，是解决回收难题的有效途径，并且，该方法价格低廉，效果明显。因此，磁性活性炭吸附Cr6+

5、的热力学研究对确定其吸附效率，拓展其在水处理领域的应用有着重要的意义。本文以煤基磁性活性炭[14-17]为吸附剂，用二苯碳酰二肼分光光度法测定Cr6+浓度，测定磁性活性炭在不同温度下对Cr6+的吸附等温线，确定吸附容量及热力学函数值，为煤基磁性活性炭在重金属废水处理中的应用研究提供理论依据。1实验1.1试剂与仪器主要试剂有：硫酸(H2SO4，ρ=1.84g/ml，优级纯)，磷酸(H3PO4，ρ=1.69g/ml，优级纯)，重铬酸钾（K2Cr2O7，优级纯），二苯碳酰二肼(C13H14N4O，分析纯)，丙酮（C3H6O，分析纯），氢氧化钠（N

6、aOH，分析纯），酚酞（分析纯），乙醇（95%，分析纯）。研究用到的主要仪器有：紫外-分光光度计（UV-9600型）；恒温水浴振荡器（SHZ-88型）；超声波清洗器（KQ5200B型）；托盘天平（JP-500型）；电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9035A型）；HY-4型调速多用震荡器；电子天平（FA1004型）；150mL锥形瓶；25mL刻度试管；移液管；酸式滴定管；碱式滴定管；瑙研钵；灰皿若干；铁架台。1.2磁性活性炭预处理将煤基磁性活性炭（比磁化系数为6.89×10-6m3/kg，可用强磁选机回收）用去离子水洗涤，于105℃在电热恒温鼓风

7、干燥箱中放置24h，干燥后磨至过200目筛，洗涤干燥24h。9第七届“挑战杯”首都大学生课外学术科技竞赛作品1.3溶液中Cr6+浓度的测定1.3.1铬标准溶液的制备称取于110℃干燥2h的重铬酸钾(K2Cr2O7，优级纯)0.2829±0.0001g，用水溶解后，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，制得标准储备液，此溶液1ml含0.10mg六价铬。称取5.00ml铬标准贮备液置于500ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，制得铬标准溶液，此溶液1ml含1.00μg六价铬，使用当天配制此溶液。1.3.2二价铁的消除取适量样品(含六价

8、铬少于50μg)于50ml比色管中，用水稀释至标线，加入4ml显色剂(称取二苯碳酰二肼2g，溶于50ml丙酮中，加水稀释至100ml，摇匀，贮于棕色瓶，置冰箱中)，混匀，放置5m