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【资料】通过焦炭和活性炭从水中吸附去除污染物(三苯甲烷和x吨染料)

发布日期:2019-03-25 14:59 来源:活性炭网 作者:活性炭网 浏览数:

将三苯甲烷和X吨染料吸附去除低成本煤基吸附(Charfines)及其在染料吸附中的效率与活性炭(F-400)进行比较。 进行批量研究,结果显示Charfines具有吸附反应性三苯甲烷和X吨染料的能

将三苯甲烷和X吨染料吸附去除低成本煤基吸附(Charfines)及其在染料吸附中的效率与活性炭(F-400)进行比较。进行批量研究,结果显示Charfines具有吸附反应性三苯甲烷和X吨染料的能力。活性染料对Charfines的吸附相互作用服从一级速率方程。吸附数据表明,从水溶液中吸附去除染料是相当复杂的,涉及边界层扩散和颗粒间扩散。活性炭吸附染料的过程导致物理吸附相互作用。发现染料吸附取决于水相pH,并且在较低pH下染料吸收较大。

 

 
污染物; 活性炭; Charfines

引言

染料是合成芳香族化合物,纺织工业在织物着色的染料消耗中排名第一,目前在色度指数染料中列出的9000多种不同的染料被分为各种应用类别(直接,酸,碱,反应等) 。)和化学类(偶氮,黄原胶,三苯甲烷,Thazine等)。染料是水溶性可分散的有机色素,在各种工业应用中具有高孔用途(在纺织和纸/皮革工业中作为着色材料)。1大多数芳香族染料与无机金属熔合。根据估计,生产过程中使用的染料约有10%通过废水作为废物进入环境。3在染料中,三苯甲烷和X吨染料是最大和最通用的染料类,每年生产的染料中有一半以上是三苯甲烷和X吨染料。5

含染料废水的处理是工业面临的主要问题之一,最近的严格监管进一步加剧了这些问题,最近,同样的国家已经禁止使用黄嘌呤染料。已经研究了各种物理,物理化学,生物和化学过程用于染料去除颜色6。由于其不可生物降解的性质,生物过程很少能够去除染料颜色。6-9
 凝结和吸附等化学过程似乎非常有效地从流出物中去除染料颜色。在各种处理技术中,吸附到活性炭上已被证明是有效且可靠的物理化学处理方法之一。7,8,10 然而,活性炭和再生问题的成本需要寻找其他低成本吸附剂。在这种背景下,各种材料如无机粘土材料工业废料(副产品)水等已被广泛研究。6,8,9,11

在这个贡献中,我们提出了在吸附颜色去除属于三苯甲烷和X吨化学类的活性染料的过程中使用低成本吸附剂(在木质化过程中获得的Charfine-a副产品)进行的实验研究所获得的结果。并将结果与??活性炭进行比较。


实验

吸附剂Charfines

从水污染物(工业)中获取褐煤的化过程中的副产物,并用作从水相中去除染料颜色的吸附剂??,最初清洁并筛分至几何平均值(gm)106um的Charfine用作研究中的吸附剂。对Charfines进行的元素分析显示其碳含量为62.8%,氢含量为1.47%,氮含量为0.84%,氧含量为17.4%。活性炭被用作参比吸附剂,用于评估Charfines作为吸附剂在染料去除过程中的潜力。属于反应性应用类的X吨染料用作测试染料。精确称量所需量的活性红染料并溶解在蒸馏水中以制备储备溶液。

吸附研究

所有批次测试均在室温(27±2℃)下进行,将50ml 50mg / l活性染料溶液和200mg Charfines组成的反应混合物置于250ml带塞玻璃瓶中,并在水平振荡器上搅拌。在吸附过程中,100rpm的速率超过了对边界层的扩散阻力。在所需的接触时间结束时,从振荡器中取出瓶子,过滤内容物并分析残留的颜色浓度。通过在10,20,40,60,120,240分钟的预定时间分析残留颜色浓度来进行吸附反应的动力学以确定染料吸附的平衡时间,并将结果用于随后的批次实验。通过对溶液的不同pH值进行平衡测试来研究pH对吸附的影响,范围为2-11。使用0.1N H 2调节反应混合物的pHSO4和0.1N NaOH。通过改变吸附剂的剂量并保持吸附物的浓度恒定,将着色物质吸附到Charfines上,分离吸附剂然后将其引入含有蒸馏水,有机和无机溶剂的瓶中,搅拌1小时来进行等温研究。并分析颜色浓度。

结果和讨论

动力学研究

在不同的接触时间内活性炭(F-400)和Charfines的染料吸收速率如图1所示。在Charfine的情况下,显示染料吸收的初始速率很快并逐渐达到平衡。其中第一初始峰部分表示染料分子的高吸附摄取。这可能归因于化学吸附类型的相互作用。第二阶段表明染料分子的缓慢吸收,这表明所有活性位点在吸附剂表面上的利用和达到饱和或平衡相。第三阶段是平衡阶段,其中吸附摄取相对可忽略不计。染料在Charfines上相对较少的接触相互作用下染料的初始高吸收。6,8,9,10,13

 

表1. 
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表2 
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在活性炭的情况下,吸收图的形状与Charfines的形状有些不同。初始染料吸收缓慢并逐渐达到平衡。这可能是由于活性炭是微观的并且染料吸收必须首先遇到它必须扩散到吸附剂表面上的边界层,并且最后它必须扩散到吸附剂的多孔结构中。

吸附率研究

描述吸附剂吸附物吸收速率的接触时间实验可用于根据反应速率常数的顺序建立吸附反应的动态。通过假定染料在研究的吸附剂上的吸附相互作用作为一级反应的一级速率常数。一阶速率方程 - log(C / Ce )=(K / 2.303)* t 

其中C是初始染料颜色浓度(mg / l),C 是平衡染料颜色浓度(mg / l),t是接触时间(分钟)和K是一级反应速率常数(分钟)。

 

图1:接触时间对活性染料吸附的影响(吸附剂质量= 1000mg,初始染料浓度= 50mg / l,温度27±2°C 
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图2:溶液pH值对染料吸附的影响(吸附质量= 1000mg,初始染料浓度= 50mg / l,温度27±2°C 
点击此处查看图
 

上述等式是y = mx类型的log(C / C )对t 的线性图表示一级反应的有效性。速率常数的值从平板图2的直线的斜率获得,分别为0.0091分钟和Charfines和活性炭的0.0074分钟。该图的直线表示一阶速率反应的有效性,其列举了在Charfines上的染料吸附相互作用,并且活性炭是第一顺序。

水相pH对染料溶液的影响

水性介质的pH对染料颜色的吸收摄取产生深远的影响,可能是由于其对吸附剂表面的影响和分子的电离。溶液的pH值对Charfines和活性炭的吸附吸收的影响如图3所示。在较低的pH下染料吸收较高,并且随着染料溶液的pH增加,染料吸收显着降低。研究pH对吸附吸收的影响的研究表明,染料的最大吸收发生在2.0至6.0的pH范围内。在较低的pH下,吸附剂的表面变为带正电荷,这将有助于通过交换吸附促进颜色阳离子的吸附。在较高pH范围内的低吸附吸收可能是由于OH离子和染料阴离子的竞争性吸附。1,9,12 

结论

对低成本煤基吸附剂(Charfines-褐煤褐变过程中获得的副产物)进行的吸附研究表明,它能从水相中除去活性黄原胶染料。在煤 - 染料体系上进行的批量动力学研究表明,测试的吸附剂(Charfines和活性炭)具有不同的染料吸附能力。Charfines上染料的初始高吸收可能是由于化学吸附相互作用,而活性炭逐渐吸收可能是指示性相互作用。煤染色相互作用与一级速率方程和局内扩散研究一致,表明粒子内扩散是边界层效应的复杂相互作用。

(责任编辑:活性炭网)
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