活性碳纖維吸附去除廢水中Cr（VI）的研究

王　寧　劉青艷　李排方　劉德鋒（.鄭州市污水凈化有限公司，河南　鄭州　450000；.河南電視臺，河南　鄭州　45000；.中牟縣姚家鎮(zhèn)中心小學(xué)，河南　中牟　45450）

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活性碳纖維吸附去除廢水中Cr（VI）的研究

王寧1劉青艷2李排方2劉德鋒3
（1.鄭州市污水凈化有限公司，河南鄭州450000；2.河南電視臺，河南鄭州450002；3.中牟縣姚家鎮(zhèn)中心小學(xué)，河南中牟451450）

活性炭纖維對有機(jī)污染物具有良好的吸附去除能力，基于此，探討其對重金屬Cr（VI）的吸附去除行為。分別考查活性炭纖維用量、初始pH條件、鹽度對活性炭纖維吸附去除Cr（VI）的影響，選用Langmuir和Freundlich等溫吸附方程對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果表明：活性炭纖維對Cr（VI）的吸附更符合Langmuir吸附模型；活性碳纖維對Cr（VI）有良好的吸附去除能力，具有一定的實(shí)際應(yīng)用前景。

活性炭纖維；Cr（VI）；吸附；水處理

含鉻廢水來源廣泛，主要來自鉻酸鹽、染料、制革、印染、電鍍和鉻礦開采等工礦企業(yè)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室也產(chǎn)生少量含鉻廢水。廢水中的鉻主要以Cr（VI）的形式存在，屬重金屬一類污染。Cr（VI）存在于水中，會對水生物造成毒性，進(jìn)一步危害人類的身體健康，進(jìn)入土壤中對農(nóng)作物也會造成嚴(yán)重的威脅［1，2］。前人對重金屬Cr（VI）的去除方法主要有2種［3］。一種是利用還原劑或者生物還原菌群將Cr（VI）還原成毒性很小的Cr（Ⅲ），另一種是通過絮凝、吸附等方法直接去除Cr（VI）。吸附作用又稱吸著作用，不容易造成二次污染。

活性炭纖維（Activated Carbon Fiber，以下簡稱ACF）具有比表面積大、微孔發(fā)達(dá)、孔徑分布窄、吸附速度快、吸附能力強(qiáng)和再生容易等優(yōu)點(diǎn)，主要用于有機(jī)污染物的去除。該研究以ACF作為吸附劑，對典型重金屬Cr（VI）進(jìn)行吸附去除，以期探討采用ACF吸附去除重金屬的可行性和實(shí)用性。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)儀器和試劑

UVmini-1240紫外可見分光光度計(jì)（Shimadzu），PHS-2C酸度計(jì)，ZH-D全溫振蕩器。K2Cr2O7等其他所用試劑均為分析純。

1.2試驗(yàn)方法

吸附等溫線是在一系列各盛有100mL含Cr（VI）5～100mg/L的錐形瓶中進(jìn)行，加入0.06g ACF，除非特殊說明體系pH為3.0。吸附完畢，用0.45μm膜過濾后后分析溶液中的Cr（VI）的濃度。考查pH、鹽度時所用的Cr（VI）溶液為100mL的50mg/L Cr（VI）溶液，用HNO3或NaOH調(diào)節(jié)酸度。體系在恒溫振蕩器中振蕩一定時間，轉(zhuǎn)速180r/min。吸附試驗(yàn)均在25℃的環(huán)境下進(jìn)行。

1.3分析方法

采用GB2006二苯碳酰二肼比色法進(jìn)行測定。

2　結(jié)果與討論

分別用Langmuir模型和Freundlich模型分別對吸附等溫線進(jìn)行擬合，圖1為根據(jù)Langmuir模型對吸附等溫線進(jìn)行擬合的結(jié)果曲線。

圖1　Langmuir對ACF吸附Cr（VI）的吸附等溫線的擬合

為了對比，再用Freundlich模型對吸附等溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行擬合，見圖2。

2個模型的擬合數(shù)據(jù)參數(shù)見表1。對Langmuir和Freundlich擬合數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明，1/n介于0.5～1.0，屬于可吸附材料的范疇。并且Langmuir擬合的R2的值為0.995 3，大于由Freundlich模擬的R2值0.862 0，說明該吸附更符合Langmuir模型。又由于b小于1，這種吸附材料很有可能是多層吸附的，并且在吸附過程中吸附質(zhì)向吸附劑擴(kuò)散過程中受到了阻礙，可以考慮改性吸附材料使該吸附劑的吸附容量進(jìn)一步擴(kuò)大，達(dá)到更好的吸附效果。

表1　Langmuir模型和Freundlich模型常數(shù)

圖2　Freundlich對ACF吸附Cr（VI）的吸附等溫線的擬合

3　結(jié)論

利用活性炭纖維吸附去除廢水水中的重金屬Cr（VI）時，與Freundlich吸附模型相比，活性炭纖維對Cr（VI）的吸附更符合Langmuir吸附模型。試驗(yàn)結(jié)果證明，酸性條件利于Cr（VI）的吸附去除，鹽度的增加會通過競爭吸附的作用明顯抑制Cr（VI）的吸附，體系的溫度升高則有利于Cr（VI）的吸附去除。初步研究表明，活性炭纖維能夠快速有效地吸附去除Cr（VI），效果好于常見的無機(jī)吸附劑和活性碳，具備切實(shí)的實(shí)際應(yīng)用價值。

［1］L.Langmuir.The adsorption of gases on plane surface of glass，mica and platinum［J］.J.Am.Chem.Soc.，1918 （40）：1361-1403.

［2］熊毅等.土壤膠體（第2冊）：土壤膠體研究法［M］.北京：科學(xué)出版社，1985.

［3］任守信.水中鉻的化學(xué)形態(tài)分布［J］.中國環(huán)境科學(xué)，1989（1）：40-43.

Study on Removal of Cr（VI）from Wastewater by Activated Carbon Fiber

Wang Ning1Liu Qingyan2Li Paifang2Liu Defeng3
（1.Zhengzhou Municipal Wastewater Purification Co.Ltd.，Zhengzhou Henan 450000；2.Henan TV Station，Zhengzhou Henan 450002；3.Zhongmu Couty Yao Town Central Primary School，Zhongmu Henan 451450）

Activated carbon fiber has a good adsorption capacity for organic pollutants，based on this，this paper investigated the adsorption and removal of heavy metal Cr（VI）.The effects of activated carbon fiber dosage，initial pH condition and salinity on the removal of Cr（VI）from activated carbon fibers were investigated，the obtained data were fitted by Langmuir and Freundlich isothermal adsorption equation.The result showed that the adsorption of Cr（VI）on activated carbon fibers was more consistent with the Langmuir adsorption model，and activated carbon fiber had a good adsorption capacity for Cr（VI），which had a certain practical application prospects.

activated carbon fiber；Cr（VI）；adsorption；water treatment

X703.1

A

1003-5168（2016）04-0127-02

2016-03-21

王寧（1986-），男，碩士，助理工程師，研究方向：水處理技術(shù)。