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新農(nóng)村一體化污水處理設(shè)備
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吸附等溫線
活性炭用量對(duì)吸附效果的影響
以濃度為 20 mg/L 的含 Cr(VI)溶液為原始廢水溶液，測(cè)定三種活性炭吸附平衡時(shí)廢水中 Cr(VI)濃度，得到三種活性炭的用量與 Cr(VI)的去除率的變化關(guān)系，關(guān)系曲線如圖 3。從圖 3 可以看出，達(dá)到相同的 Cr(VI)去除率活性炭 AC 的用量比其他兩種活性炭的要多，AC-1 和 AC-2 達(dá)到相同的去除率用量幾乎一樣。說明未經(jīng)改性的活性炭其吸附容量小于改性后的活性炭的，這部分吸附容量差異可能就是改性后的活性炭有更多的含氧官能團(tuán)，增加了活性炭的靜電吸附，從而增加了活性炭的整個(gè)吸附容量。
大多數(shù)吸附符合 Freundlich 方程Q=KC1/n，Q 表示單位質(zhì)量活性炭吸附 Cr(VI)的量(mg/g)，C 表示吸附平衡時(shí)廢水溶液中 Cr(VI)的含量，K 表示為一定溫度下，1 單位質(zhì)量活性炭吸附廢水中 1 單位質(zhì)量濃度 Cr(VI)的吸附量，n表示整個(gè)吸附的難度。

在 25 ℃下，對(duì)三種活性炭的吸附過程采用Freundlich 方程迚行擬合。
同時(shí)根據(jù)表 2中參數(shù)得到三種活性炭吸附廢水中 Cr(VI)的 Freundlich 方程分別為：QAC=1.50C0.987， QAC-1=1.98C0.898，QAC-2=2.53C0.774，其中 AC-2 的 n值z(mì)ui大，AC-1 次之，AC 為zui小，可以得到吸附性能從高到低依次為 AC-2>AC-1>AC。當(dāng)參數(shù) K 和 n確定后，含 Cr(VI)廢水的濃度變化對(duì)應(yīng)的 Q 值會(huì)有一定的變化范圍，廢水中鉻濃度較低時(shí)，Q 值較大，Cr(VI)去除率增大;相反，廢水中鉻濃度較高時(shí)，Cr(VI)去除率會(huì)減小，所以在本研究中改性和未改性的活性炭都適宜處理較低鉻濃度的電鍍廢水。測(cè)定方法
(1)廢水中 Cr(VI)含量采用 AA-7000 型原子吸收分光光度(島津企業(yè)管理有限公司)計(jì)迚行測(cè)定。
(2)廢水 pH 值采用 PHSJ-4F 型測(cè)定儀迚行測(cè)定(上海雷磁)。
(3)活性炭表征。活性炭含氧官能團(tuán)采用Boehm 法[11,12]，甲基橙做指示劑，*滴定羧基，碳酸鈉滴定羧基和羰基，氫氧化鈉滴定羥基。
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活性炭的比表面積采用 AUTOSORB-1 全自動(dòng)比表面吸附儀(美國康塔公司)迚行測(cè)定，測(cè)定 77 K 下樣品的 N2吸附等溫線，分析時(shí)間 613.3 min，由 BET方程計(jì)算比表面積。
經(jīng)過改性后的活性炭的比表面積有所下降，這可能是由于酸化和氧化過程中活性炭的微孔結(jié)構(gòu)遭到一定的破壞，微孔減少，大孔增多，比表面積下降，但下降比例較小，改性后的活性炭還是基本保持比較高的比表面積。從表中還可以看出經(jīng)過改性后的活性炭的含氧官能團(tuán)數(shù)量和總數(shù)都顯著增加，并且相比 AC-1，AC-2 的含氧官能團(tuán)的總數(shù)較多且羧基和羰基數(shù)量較多，但羥基數(shù)量較少。這可能是由于氧化過程能將更多的羥基氧化為羧基和羰基。

pH 值對(duì)吸附效果的影響
pH 值對(duì)三種活性炭吸附 Cr(VI)的影響見圖1。從圖 1 中可以看出三種活性炭的*吸附條件都在 2~4 之間，由于強(qiáng)酸環(huán)境下，Cr6+被還原為 Cr3+，后者的離子半徑較小，有利于活性炭的微孔結(jié)構(gòu)對(duì)其迚行吸附。但在相同 pH 值下活性炭 AC 的吸附效果小于其他兩種，這是由于相對(duì)于未處理的活性炭，經(jīng)過酸化和氧化后的活性炭其含氧官能團(tuán)數(shù)量提高，含氧官能團(tuán)帶負(fù)電荷，可以與帶正電荷的金屬離子迚行靜電吸附，所以有更多的金屬離子被吸附。隨著 pH 值的增加，廢水中的 Cr6+不能被還原為 Cr3+，廢水中主要以離子半徑較大的 Cr6+為主，Cr6+迚入到活性炭的微孔中較為困難，所以活性炭對(duì) Cr(VI)的吸附變差。
吸附時(shí)間對(duì)吸附效果的影響
在 25 ℃下，對(duì) 3 種活性炭的平衡吸附時(shí)間迚行了測(cè)定，不同吸附時(shí)間下活性炭吸附 Cr(VI)的去除率變化如圖 2 所示。從圖 2 可以看出，在 40 min以后 3 種活性炭對(duì) Cr(VI)的去除率基本平穩(wěn)，這是由于活性炭吸附主要以物理吸附為主，吸附過程是金屬離子首先從液相擴(kuò)散到吸附劑表面，然后再迚入到吸附劑大孔中，再由大孔擴(kuò)散到微孔中，且微孔結(jié)構(gòu)屬于多層立體結(jié)構(gòu)，金屬離子被吸附到微孔中是需要一定的時(shí)間，所以隨時(shí)間的增加吸附量也逐漸增加其趨于平穩(wěn)。
在前 25 min 三種活性炭的吸附速率幾乎是相同的，吸附時(shí)間超過 25 min 后，AC 的吸附速率下降較快且達(dá)到吸附平衡后zui終 Cr(VI)的去除率約為 84%，但 AC-1 和 AC-2 對(duì) Cr(VI)的去除率達(dá)到了 90%以上。這是由于在吸附開始以后，活性炭的物理吸附和靜電吸附是同時(shí)収生的，但隨著吸附時(shí)間增加，3 種活性炭的物理吸附量已經(jīng)接近飽和，但是由于 AC-1 和 AC-2 的含氧官能團(tuán)數(shù)量比 AC多，前兩者還能再吸附一定量的 Cr(VI)。同時(shí)可以從圖中看出，AC-2 的zui終去除率為 92%比 AC-1的zui終去除率 90%稍高，也是由于 AC-2 的含氧官能團(tuán)數(shù)量較高所致。