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关键词：
羟基自由基(·OH),有机磷污染物,降解,pH值,正交试验
发表时间：
2012-08-22 11:24:31
摘要:以棉秆与棉秆纤维为原料，利用磷酸活化法制备了低成本的高比表面微孔棉秆基活性炭，通过静态实验研究了活性炭对水溶液中铅的吸附特性，测定了溶液pH 值、吸附时间、溶液温度对吸附的影响，探讨了吸附动力学、热力学及吸附机制. 根据低温液氮(N2 /77K)吸附测定数据，以BET 方程、BJH 法及H-K 法对活性炭孔结构进行了表征，以Boehm 滴定、FTIR、零电荷点pHPZC测定及元素分析定量表征活性炭表面含氧官能团. 结果表明，以棉秆和棉秆纤维为原料制备的活性炭的比表面积分别为1 570和1 731 m2·g － 1 ，含氧酸官能团含量分别为1. 43 和0. 83 mmol·g － 1 ，均高于商业活性炭ST1300. 静态吸附实验表明，棉秆基活性炭对铅有较大的吸附容量和吸附效率，最大吸附量超过120 mg·g － 1 ，溶液pH 对吸附有较大的影响，吸附量随时间增大而增大，在5min 内可达饱和吸附量的80%;吸附动力学数据符合假二级方程，Freundlich 方程能更好地描述等温吸附行为;热力学研究表明，吸附吉布斯自由能(ΔG0 ) < 0，而焓变(ΔH0 ) > 0，说明吸附为吸热的自发反应过程，升温有利于吸附，离子交换可能在吸附过程中起了重要作用.
含铅废水的处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法、吸附法等，吸附法是处理重金属废水的一种常用方法［1，2］，经常使用的吸附剂有活性炭、腐殖酸和硅酸盐类吸附剂等［3］. 活性炭因为具有大的比表面和较高的孔隙结构，对重金属离子吸附速率快、容量大，并可回收利用金属而得到广泛使用，其缺点是活性炭处理成本高.
植物类活性炭原料存在天然孔隙，因而成型的活性炭相对其他材料活性炭具有孔隙发达、比表面大、吸附性能好［4］. 研究表明，烟草秆、秸秆、甘蔗渣、果核植物基生物质原料等均可以制备出高性能的活性炭［5 ～ 8］. 植物基活性炭制备的化学活化试剂主要包括磷酸、氯化锌和氢氧化钾，磷酸作为一种优良活化剂在活性炭的制备过程因具有得率高、耗能低而得到了广泛的应用［9，10］.
吸附动力学与热力学的研究和探讨对于工程上吸附单元操作具有重要意义，通过吸附动力学与热力学计算，可以得到对于特定吸附剂及其使用条件下吸附净化污染物所需的最小床层高度、溶液流速和穿透时间等参数，从而指导固定床吸附器的设计.本研究以低成本的农业副产物棉秆为原料，以磷酸为活化剂，制备了具有高比表面积与孔容积的高性能活性炭，测定了其对金属铅的吸附能力，分析了吸附特性与动力学行为，并探讨了吸附机制. 以期为磷酸活化棉秆基活性炭吸附法处理重金属铅废水的工程应用提供理论指导和技术支持.
植物类活性炭原料存在天然孔隙，因而成型的活性炭相对其他材料活性炭具有孔隙发达、比表面大、吸附性能好［4］. 研究表明，烟草秆、秸秆、甘蔗渣、果核植物基生物质原料等均可以制备出高性能的活性炭［5 ～ 8］. 植物基活性炭制备的化学活化试剂主要包括磷酸、氯化锌和氢氧化钾，磷酸作为一种优良活化剂在活性炭的制备过程因具有得率高、耗能低而得到了广泛的应用［9，10］.
吸附动力学与热力学的研究和探讨对于工程上吸附单元操作具有重要意义，通过吸附动力学与热力学计算，可以得到对于特定吸附剂及其使用条件下吸附净化污染物所需的最小床层高度、溶液流速和穿透时间等参数，从而指导固定床吸附器的设计.本研究以低成本的农业副产物棉秆为原料，以磷酸为活化剂，制备了具有高比表面积与孔容积的高性能活性炭，测定了其对金属铅的吸附能力，分析了吸附特性与动力学行为，并探讨了吸附机制. 以期为磷酸活化棉秆基活性炭吸附法处理重金属铅废水的工程应用提供理论指导和技术支持.
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