焦粉基碳吸附材料对铜(Ⅱ)离子的吸附特性.pdf

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1、第27卷第2期应用化学Vol_27No．22010年2月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDCHEMISTRYFeb．20l0焦粉基碳吸附材料对铜(Ⅱ)离子的吸附特性雒和明曹国璞张建强。张德懿。赵霞。董鹏。(。兰州理工大学石油化工学院兰州730050；长庆石油第二采油处巨力工程建设公司甘肃)摘要采用硝酸预氧化焦粉、氯化锌化学活化法制备了焦粉基碳吸附材料。考察了焦粉基碳吸附材料对水中铜(Ⅱ)离子的吸附特性。实验结果表明，焦粉基碳吸附材料吸附平衡时间90min，该吸附过程符合Langmuir型吸附模型；不同温度下的△H。>0、AG。<

2、0，证实其吸附过程是一个自发吸热过程；AS。>0，表明铜离子在固液界面有序性减小、混乱度增大。对实验数据进行数学模型拟合，二级相关系数R10．9991，显示吸附过程动力学与二级动力学模型相关性较好。关键词焦粉基碳吸附材料，铜(I1)离子，吸附模型，吸附热力学，吸附动力学中图分类号：0636．1文献标识码：A文章编号：1000-0518(2010)02-0211_04D0I：10．3724／SP．J．1095．2010．90068含Cu废水是水环境中的主要污染物之一，主要来自电镀、采矿、化工等工业。常用的处理方法有氧化法、中和沉淀法、电解法、

3、膜处理技术、吸附离子交换法和生物吸附法¨J。用活性炭等吸附材料对含铜废水的处理有不少研究报道，李琼等采用壳聚糖对废水中的cu的吸附研究。李增新等对天然沸石负载壳聚糖去除废水中铜离子进行研究，结果表明，在25oC、pH值为6～8的条件下，沸石．壳聚糖对cu的饱和吸附量为39．1mg／g。曲荣君等对可溶性甲壳质的制备及其对铜离子的吸附进行研究，结果表明，可溶性甲壳质对cu¨的最佳吸附条件为：40℃，pH值为3～3．8。而采用焦粉基碳吸附材料吸附铜离子的特性研究国内外未见相关报道。冶金、化工、电石等企业在焦炭利用过程中要产生大量的焦粉，它具有固定

4、碳含量高、挥发分低、强度高、原料易得等特点。焦粉不仅造成大量能源、资源浪费，同时危害人们的身体健康。本文作者曾考察了焦粉基碳吸附材料对水中铬(VI)离子、铅(11)离子和亚甲基蓝染料的吸附性能、特性；在此基础上考察其对铜(II)离子吸附，以期全面、综合评价焦粉基碳吸附材料的吸附性能，为焦粉的资源化利用得出有益的实验数据。1实验部分1．1试剂和仪器焦粉(水分2．26％、灰分13．5％、挥发分4．55％、硫含量0．8％、固定碳78．89％，酒泉钢铁集团公司)；氯化锌、HC1、五水硫酸铜、二苯硫腙、氯仿、NaOH，均为分析纯试剂。pHS3D型酸度

5、计；VIS-7230G型分光光度计(上海精密科学仪器有限公司)；TfiStar3000型全自动比表面积和孔隙度分析仪(美国麦克仪器公司)。1．2焦粉基碳吸附材料的制备焦粉经粉碎，过0．05mm筛孔，在0．05mm焦粉中按m(焦粉)：m(HNO)=1：1加入30％HNO，密闭放置12h预氧化处理；将预氧化焦粉与ZnC1按质量比1：3混合均匀，加适量水搅拌成糊状，放人马福炉，以2—10~C／min的加热速度升温至350℃恒温1h，N气保护下继续升温至850℃，恒温活化1．5h，然后冷却至室温，水洗、干燥得焦粉基碳吸附材料。1．3焦粉基碳吸附材料

6、的表征采用比表面积和孔隙度分析仪，在77K下利用BJH脱附法，通过测定的吸附、脱附曲线、BET及2009-01-20收稿，2009-03-28修回甘肃省教育厅研究生导师科研项目(0703-09)通讯联系人：雒和明，男，硕士，高级工程师；E—mail：luohm@lut．crl；研究方向：绿色化学与材料2l2应用化学第27卷Langmuir曲线，计算平均孑L尺寸、孔容积和表面积。1．4吸附分析方法本实验通过分光光度法，测定吸附前后的溶液浓度变化，按下式计算吸附量：V(ci—C)q—式中，q为吸附量(mg／g)；V为溶液体积(L)；m为吸附剂量

7、(g)；ci为初始吸附质浓度(mg／L)；c为吸附后剩余吸附质浓度(mg／L)。2结果讨论2．1焦粉基碳吸附材料的表征由表1中的数据可以看出，焦粉基碳吸附材料经ZnC1：活化，其表面积、孔容积提高。在碳材料的吸附过程中，吸附质分子在中孑L中的扩散作用控制吸附速率。因此，孔容分布表明该焦粉基碳吸附材料有利于吸附相对分子量较大的吸附质_5]。表1焦粉基碳吸附材料的物理性质一l-∞∞g一、一葛日；=oI_}口《Table1Specificsurfacearea(S)andporevolumeofcokepowderactivatedcarbon2

8、．2平衡吸附时间测定在7个具塞锥形瓶中加入100mL浓度为80mL的Cu“溶液，准确称取0．6740g焦粉基碳吸附材料，室温振荡60min，取滤液测其吸光度，计算吸附量，结果如图