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椰殼活性炭具有高表面積和發達孔隙率的活性炭被認為對吸附的許多污染物效果很好。此外,活性炭具有低成本和高機械強度以及對熱,化學物質和輻射的良好抵抗性。這些材料是較早被研究為銫吸附劑的材料。菱沸石,沸石和活性炭的混合吸附劑也已用于從低含量的廢液中同時去除銫和碘。許多實驗表明,能除去銫的活性炭的原材料如鋸末椰子殼,杏仁殼或不同的種類活性炭。影響這些材料對銫的吸附行為的主要因素是溶液的pH值和濃度,一些共存離子的存在以及吸附溫度。材料特性也可能影響吸附能力。過渡金屬(MHCFe)是另一類有趣的材料,由于其立方結構的尺寸與銫離子的擴散兼容,因此對于銫的吸附效果很好的。
在這些復合材料中,由于活性炭與過渡金屬MHCFe的結合能力特別重要,因此這兩種組分都具有吸附能力。在本研究中,提出了一種簡單的兩步浸漬方法來設計新的納米復合材料,該材料結合了高度多孔的活性炭和不同的過渡金屬(鎳,銦和銅)MHCFe。對于從水溶液中去除銫離子,評估了這些合成的納米復合材料的吸附性能。此外,還研究了活性炭表面化學性質對納米復合材料吸附效率的影響。從材料的孔隙率,表面化學性質和金屬相方面討論了吸附機理。官能化碳載體與過渡金屬的結合被證明是通過不同機理提高銫吸附能力的有效方法。
在廢水處理中,通常是將活性炭吸附工藝放在生化吹得后面,稱為活性炭三級廢水處理,進一步減少廢水中有機物的含量,去除那些微生物不易分解的污染物,使經過活性炭處理后的水能達到排放標準的要求,或使處理后的水能回到生產工藝中重復使用,達到生產用水封閉循環的目的。活性炭吸附有機物的能力是十分大的,在三級廢水處理中,每克活性炭吸附的COD可達到本身質量的百分之幾十。在廢水處理廠中增加了三級廢水處理能使BOD的去除效果達到%。
活性炭以物理吸附的形式去除水中的有機物,吸附前后被吸附的性質并未變化,如果能采用適當的解吸方法,還能回收水中有價值的物質。如果把粉狀活性炭投入爆氣設備中,炭粉與微生物形成了一種凝聚體,可使處理效果超過一般的二級生物處理法,出水水質接近于三級處理。此外,還能夠使活性炭污泥變得縝密和結實,降低出水渾濁度,提高二級處理的水力負荷。粉狀炭可以間斷地加入,對于現有的二級處理廠可在不增加三級處理投資的情況下,提高處理效果。
使用原子吸收光譜儀測量銫的吸附容量。用于銫檢測的原子吸收中使用的波長為852.1 nm。選擇硝酸銫(CsNO 3)作為接觸溶液中的前體,其濃度固定為2 mmol/L(265 mg·L -1)。在室溫下攪拌下進行24小時的接觸時間的測量。已經對銫濃度進行了校準,以允許進一步量化。接觸溶液中使用的納米復合物濃度固定為1 g·L-1。因此,使用了50 mg活性炭或活性炭負載過渡金屬復合材料和50 mL銫儲液來計算活性炭的吸附量。
過渡金屬類型的影響
首先研究了金屬類型對活性炭負載過渡金屬的形成及其吸附能力的影響。通過TEM和STEM研究獲得了納米復合材料的一般形態和結構特征(圖1)。在活性炭負載過渡金屬材料鎳和銦的經典TEM圖像上未觀察到納米顆粒。由于STEM圖像的對比度取決于原子序數Z,因此金屬相將比碳基質亮。這種行為促進了金屬納米顆粒在碳基質中的定位。STEM模式顯示金屬以非常分散的方式存在于活性炭負載過渡金屬材料鎳和銦中。這可能與碳基質中顆粒的高密度有關。活性炭載復合銅的形態有很大不同,納米顆粒在經典TEM和STEM技術中均清晰可見。它們分散在碳網絡中的分布非常不均勻,其大小在10至30 nm之間變化。
椰殼活性炭 果殼活性炭 柱狀活性炭 蜂窩活性炭 煤質顆粒炭。
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