摘要：活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)是一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)具(ju)有(you)豐富孔隙結構和(he)巨大比表(biao)面積(ji)的(de)(de)碳(tan)質吸附材料，在污水凈(jing)化領域具(ju)有(you)廣泛的(de)(de)應用(yong)價值。根據單一(yi)(yi)變(bian)量原(yuan)則，波濤活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)廠家研究了粉(fen)狀活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)對(dui)水中重金(jin)屬離(li)(li)子(zi)(zi)Cr（VI）、Cu（ Ⅱ）和(he)Fe（Ⅲ）的(de)(de)吸附作(zuo)用(yong)。實驗結果(guo)(guo)表(biao)明，粉(fen)狀活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)能有(you)效(xiao)去(qu)(qu)除(chu)(chu)3種(zhong)(zhong)重金(jin)屬離(li)(li)子(zi)(zi)，且去(qu)(qu)除(chu)(chu)效(xiao)果(guo)(guo)受溫度、吸附時(shi)間、活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)用(yong)量、溶液pH值的(de)(de)影(ying)響。隨著活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)用(yong)量、溫度或(huo)吸附時(shi)間的(de)(de)增加(jia)(jia)，3種(zhong)(zhong)離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)先(xian)增后減，而溶液pH值增加(jia)(jia)時(shi)，Cu（Ⅱ）離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)幾乎不變(bian)，Cr（VI）和(he)Fe（Ⅲ）離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)卻逐漸降(jiang)低(di)。吸附時(shi)間超過30min時(shi)，粉(fen)末狀活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)對(dui)3種(zhong)(zhong)離(li)(li)子(zi)(zi)中的(de)(de)Cu（Ⅱ）離(li)(li)子(zi)(zi)去(qu)(qu)除(chu)(chu)效(xiao)果(guo)(guo)好，去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)達90%以上。Cu（Ⅱ）離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)(chu)較優條件(jian)為(wei)40℃（溫度）、30min（吸附時(shi)間）、0.15g（活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)用(yong)量）和(he)2.0（pH）。

污水及工業廢水中所含的汞(gong)、鉻、鎳、銅、鐵等有(you)害重金屬(shu)離子具有(you)不可(ke)降解性，容易在生物(wu)體內(nei)聚(ju)集，會嚴重影(ying)響工農業生產和人(ren)類的健康。目前，處理水中重金屬(shu)離子的方法有(you)化學(xue)沉(chen)淀、吸附(fu)電解、離子交(jiao)換和膜分離等。吸附(fu)法以(yi)其高經濟(ji)和操作(zuo)簡便等優點而被廣泛應用。

活性炭(tan)(tan)是一種(zhong)具有豐富孔隙結構和(he)巨大(da)比(bi)表面積(ji)的(de)碳質(zhi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)材(cai)料，常被作為(wei)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑處理(li)(li)污(wu)水(shui)中(zhong)的(de)各種(zhong)重金(jin)(jin)屬離子(zi)(zi)。采用兩種(zhong)不同改(gai)性方法(fa)對(dui)(dui)(dui)活性炭(tan)(tan)纖維（ACF）進行改(gai)性處理(li)(li)，比(bi)較其(qi)對(dui)(dui)(dui)水(shui)中(zhong)Pb（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）和(he)Co（Ⅱ）離子(zi)(zi)的(de)競爭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)效能(neng)。結果表明(ming)，ACF對(dui)(dui)(dui)三種(zhong)重金(jin)(jin)屬離子(zi)(zi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)速率(lv)較快(kuai)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)60min基本達到平(ping)衡(heng)，初始pH變化直接影(ying)響ACF對(dui)(dui)(dui)Pb（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）和(he)Co（Ⅱ）離子(zi)(zi)的(de)去除效果。3種(zhong)ACF對(dui)(dui)(dui)重金(jin)(jin)屬離子(zi)(zi)的(de)親(qin)和(he)力順序均為(wei)Pb（Ⅱ）>Cu（Ⅱ）>Co（Ⅱ），隨著平(ping)衡(heng)質(zhi)量濃度的(de)增加，其(qi)對(dui)(dui)(dui)Pb（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）離子(zi)(zi)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)量加大(da)，而對(dui)(dui)(dui)Co（Ⅱ）離子(zi)(zi)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)量呈(cheng)先增加再下降趨勢。有關報道采用活性炭(tan)(tan)去除水(shui)中(zhong)硒。

活(huo)性(xing)炭(tan)投(tou)人量(liang)和水(shui)的pH值與活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附效率(lv)具(ju)有直接關系。水(shui)體(ti)(ti)中(zhong)硒(xi)的濃(nong)度為(wei)(wei)40ug/L，活(huo)性(xing)炭(tan)投(tou)入量(liang)為(wei)(wei)5g/L時(shi)，水(shui)體(ti)(ti)中(zhong)硒(xi)的除去率(lv)為(wei)(wei)81.23 %，水(shui)中(zhong)殘(can)留的硒(xi)濃(nong)度約為(wei)(wei)6.82ug/L，已經符(fu)合國家規定(ding)的飲(yin)用(yong)水(shui)標(biao)準（硒(xi)濃(nong)度10ug/L）。而凈化(hua)水(shui)pH為(wei)(wei)1.5時(shi)，凈化(hua)效率(lv)為(wei)(wei)64.23%，升高(gao)水(shui)體(ti)(ti)pH達(da)6以(yi)上(shang)時(shi)，凈化(hua)率(lv)達(da)94%以(yi)上(shang)，達(da)到較佳凈化(hua)效果。Cr（VI）、Cu（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）離(li)子是(shi)污(wu)水(shui)中(zhong)常見的重金屬(shu)離(li)子，本文(wen)采用(yong)粉狀活(huo)性(xing)炭(tan)對其進行了(le)吸(xi)附研究，并(bing)探討了(le)溫度、吸(xi)附時(shi)間、活(huo)性(xing)炭(tan)用(yong)量(liang)、pH值對吸(xi)附作(zuo)用(yong)的影響，以(yi)期尋(xun)找吸(xi)附的較優條件。

波濤活性炭(tan)(tan)廠家現將“粉狀活性炭(tan)(tan)對水中(zhong)重金(jin)屬離子的吸附(fu)性能”實驗結果分(fen)析如(ru)下：

一(yi)、粉(fen)狀活性炭用量對吸附去除率的影(ying)響

粉狀(zhuang)活(huo)性(xing)炭(tan)用(yong)量對(dui)吸(xi)附去(qu)除率的影(ying)響，充分反應(ying)后冷至(zhi)室溫，反復清洗并(bing)抽濾，其去(qu)除率結果見圖1。

活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)表面的(de)孔(kong)隙(xi)結構及官(guan)能(neng)團是評價活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附(fu)能(neng)力(li)的(de)主要指標。由圖(tu)1可(ke)知(zhi)，投碳量(liang)相(xiang)同時(shi)，粉狀(zhuang)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)對(dui)Cu（Ⅱ）離(li)子(zi)的(de)吸(xi)附(fu)能(neng)力(li)遠大于Fe（Ⅲ）和Cr（VI）離(li)子(zi)。隨著粉狀(zhuang)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)投加(jia)(jia)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)(jia)，粉狀(zhuang)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)對(dui)三(san)種金(jin)屬離(li)子(zi)的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)逐漸增(zeng)加(jia)(jia)，其中，Fe（Ⅲ）離(li)子(zi)的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)增(zeng)加(jia)(jia)較快。當活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)用(yong)量(liang)為(wei)0.15g時(shi)，Cu（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）離(li)子(zi)的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)達(da)到較大值，分別為(wei)97.34%和84.26%，而活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)用(yong)量(liang)為(wei)0.20g時(shi)，Cr（VI）離(li)子(zi)的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)達(da)到較大值，為(wei)81.86%，與活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)用(yong)量(liang)為(wei)0.15g時(shi)的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)（81.34% ）僅相(xiang)差(cha)0.52%。之后(hou)再繼續(xu)增(zeng)加(jia)(jia)投碳量(liang)，三(san)種重金(jin)屬離(li)子(zi)的(de)去(qu)除(chu)(chu)率(lv)變化(hua)不明(ming)顯(xian)，吸(xi)附(fu)達(da)到飽和。

二、pH值對吸(xi)附去除(chu)率的(de)影響

pH值對吸附(fu)去除(chu)率的影(ying)響，充分反(fan)應后(hou)冷(leng)至室(shi)溫(wen)，反(fan)復(fu)清洗并抽濾，其去除(chu)率結(jie)果見圖2。

溶液pH值可以改變活性炭表面官能團的電離狀態和金屬離子存在形式，對活性炭吸附重金屬離子有著重要影響。由圖2可看出，粉狀活性炭對Cr（VI）和Fe（Ⅲ）離子的吸附效果受溶液pH值影響較大，而對Cu（Ⅱ）離子影響較小。pH =2.0時, Cr（VI）和Fe（Ⅲ）離子的去除率較大，分別為86.82%和80.18%。而隨著pH值的增加，Cr（VI）和Fe（Ⅲ）離子的去除率逐漸減小。其中，對于Cr（VI）離子來說，溶液pH值較小時，Cr（VI）離子主要以鉻酸氫根（HCrO₄^-）形式存在，活性炭表面富有含氧官能團，能與鉻酸氫根形成氫鍵，Cr（VI）離子去除率高；而當pH值增加時，Cr（VI）離子主要以鉻酸根（CrO₄^2-）存在，在同等量下的Cr（VI）離子，CrO₄^2-結合的官能團要比HCrO₄^-多，同時溶液中的OH^-也(ye)會(hui)消耗活性(xing)炭(tan)表面的(de)酸(suan)性(xing)官能團，使得Cr（VI）離(li)子去(qu)(qu)(qu)除率會(hui)一直降(jiang)低。pH=4.0時(shi)，Cu（Ⅱ）離(li)子的(de)去(qu)(qu)(qu)除率達到較大值(zhi)，為95.53% ,與pH=2.0時(shi)的(de)去(qu)(qu)(qu)除率（93.42% ）相(xiang)差2.11%。溶液pH在(zai)2~7之間相(xiang)同時(shi)，粉狀(zhuang)活性(xing)炭(tan)較易去(qu)(qu)(qu)除Cu（Ⅱ）離(li)子。

三、溫度對吸(xi)附去除率的影響

溫(wen)度對吸附去除(chu)率的影響，充(chong)分反(fan)應后冷至室溫(wen)，反(fan)復(fu)清洗并抽(chou)濾(lv)，其去除(chu)率結果見圖3。

三種(zhong)離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)去(qu)除率均(jun)隨溫(wen)度(du)升(sheng)高呈(cheng)先增后減的(de)(de)趨勢。溫(wen)度(du)為(wei)40℃時(shi)，它(ta)們(men)的(de)(de)去(qu)除率大(da)，分別(bie)為(wei)98.17%、82.54%、86.41%。其原因為(wei)溫(wen)度(du)的(de)(de)升(sheng)高促進了(le)(le)液體內分子(zi)(zi)的(de)(de)熱運動，加快了(le)(le)吸(xi)附平(ping)衡；而溫(wen)度(du)過(guo)高，降(jiang)低了(le)(le)活(huo)(huo)性炭表面(mian)官能團和(he)金屬離(li)(li)子(zi)(zi)之間的(de)(de)絡合作(zuo)用，導致吸(xi)附性能發生一定(ding)程度(du)的(de)(de)下降(jiang)。同(tong)Cr（VI）和(he)Fe（Ⅲ）離(li)(li)子(zi)(zi)相比(bi)，粉狀活(huo)(huo)性炭對(dui)Cu（Ⅱ）離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)吸(xi)附作(zuo)用受溫(wen)度(du)的(de)(de)影響較(jiao)小，Cu（Ⅱ）離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)去(qu)除率均(jun)在90%以上(shang)，且大(da)于Cr（VI）和(he)Fe（Ⅲ）離(li)(li)子(zi)(zi)。所以，粉狀活(huo)(huo)性炭對(dui)試驗三種(zhong)重金屬離(li)(li)子(zi)(zi)的(de)(de)吸(xi)附效(xiao)果較(jiao)佳(jia)溫(wen)度(du)為(wei)40℃。

四(si)、吸附時間對(dui)吸附去除率的影響

 吸附時間對吸附去除率的影響，充分反應后冷至室溫，反復清洗(xi)并抽(chou)濾，其去除率結果見圖4.

粉狀活性炭(tan)對三(san)種離(li)(li)(li)子的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)均經(jing)歷了快(kuai)速吸(xi)(xi)(xi)附(fu)、慢(man)速吸(xi)(xi)(xi)附(fu)、后達(da)(da)(da)到(dao)(dao)動態平衡的(de)(de)(de)過程。這(zhe)是因為(wei)(wei)(wei)隨著時(shi)間的(de)(de)(de)增加，活性炭(tan)表面(mian)的(de)(de)(de)活性位(wei)點、孔隙與(yu)金屬離(li)(li)(li)子相(xiang)結合，傳質動力減少，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)速度也因此而(er)減慢(man)直(zhi)至達(da)(da)(da)到(dao)(dao)平衡。其中，Cu（Ⅱ）和(he)(he)Fe（Ⅲ）離(li)(li)(li)子的(de)(de)(de)去(qu)除(chu)率變化曲(qu)線非(fei)常相(xiang)似。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)時(shi)間為(wei)(wei)(wei)30min時(shi)，經(jing)過快(kuai)速吸(xi)(xi)(xi)附(fu)，兩種離(li)(li)(li)子的(de)(de)(de)去(qu)除(chu)率達(da)(da)(da)到(dao)(dao)較大值，分別為(wei)(wei)(wei)94.21%和(he)(he)82.34%；而(er)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)時(shi)間為(wei)(wei)(wei)120min時(shi)，它們(men)的(de)(de)(de)去(qu)除(chu)率變化微(wei)小，小于1.05%，說明(ming)粉狀活性炭(tan)對Cu（Ⅱ）和(he)(he)Fe（Ⅲ）離(li)(li)(li)子的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)時(shi)間達(da)(da)(da)到(dao)(dao)30min時(shi)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)開始達(da)(da)(da)到(dao)(dao)動態平衡，并且，粉狀活性炭(tan)對Cu（Ⅱ）離(li)(li)(li)子的(de)(de)(de)去(qu)除(chu)效果要優于Fe（Ⅲ）離(li)(li)(li)子。而(er)對于Cr（VI）離(li)(li)(li)子，當(dang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)時(shi)間為(wei)(wei)(wei)90min時(shi)，其去(qu)除(chu)率達(da)(da)(da)到(dao)(dao)較大值，為(wei)(wei)(wei)94.15%。

五、結論

采用(yong)粉狀(zhuang)活(huo)(huo)性炭對(dui)水中(zhong)重金(jin)(jin)屬離(li)子(zi)(zi)(zi)Gr（VI）、Cu（Ⅱ）和(he)Fe（Ⅲ）進行了(le)吸附(fu)研究結果表明(ming)，粉狀(zhuang)活(huo)(huo)性炭對(dui)三種離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)吸附(fu)效果受活(huo)(huo)性炭用(yong)量(liang)、溶液pH值溫度吸附(fu)時間的(de)影響(xiang)。活(huo)(huo)性炭用(yong)量(liang)、溫度或吸附(fu)時間增(zeng)加(jia)，三種離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)去除(chu)率(lv)先(xian)增(zeng)后減，而溶液pH值增(zeng)加(jia)，Cu（Ⅱ）離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)去除(chu)率(lv)變(bian)化很小，Cr（VI）和(he)Fe（Ⅲ）離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)去除(chu)率(lv)卻逐漸降低。綜合(he)來看，粉狀(zhuang)活(huo)(huo)性炭去除(chu)Cr（VI）、Cu（Ⅱ）和(he)Fe（Ⅲ）離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)條件為：溫度為40℃，吸附(fu)時間為30min，活(huo)(huo)性炭用(yong)量(liang)為0.15g，溶液pH為2.0，且在該條件下(xia)，Cu（Ⅱ）離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)去除(chu)效果好，其次是Fe（Ⅲ）和(he)Cr（VI）離(li)子(zi)(zi)(zi)。總之(zhi)，可(ke)采用(yong)粉狀(zhuang)活(huo)(huo)性炭對(dui)含有(you)Cr（VI）、Cu（Ⅱ）和(he)Fe（Ⅲ）重金(jin)(jin)屬離(li)子(zi)(zi)(zi)的(de)污水進行有(you)效處理。