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活性炭从水溶液中去除锰

发布时间: 2021-11-29  点击次数: 41次

  活性炭从水溶液中去除锰,锰是自然界第二丰富的金属。其见的矿物是软锰矿(MnO2)。它是人体系统和酶活化的重要金属。它在陶瓷,干电池和电线圈中有多种应用,它也是合金元素。除了处理未经处理的水以外的排放,锰的另一个主要污染来源是燃烧煤和石油。由于金属物种的毒性和不可降解的性质,从水溶液和工业废水中去除是必须的流程。

  在本研究中,通过化学活化用KOH制备的活性炭被表征并用作吸附剂以从水溶液中去除锰。在批次平衡条件下研究锰离子在活性炭上的吸附。考察了不同参数,包括pH值,初始金属离子浓度和温度等因素的影响。Langmuir,Freundlich和Temkin等温线用于分析平衡数据。

  活性炭的物理化学性质

  表1列出了这次使用的原材料制造的活性炭一些属性。活性炭产物具有约914.23的表面积 米2 /克和孔体积等于0.731 厘米3 /克。活性炭主要由碳组成,但也有许多氧化表面功能的氧气。我们还注意到由于在活化步骤中用氢氧化钾处理而存在钾(与碳含量相比15%)。

  活性炭表面形态

  活性炭的SEM 图如图1所示。这些活性炭的外表面显示出很大的空腔并且非常不规则,这表明材料的孔隙是在激活期间由试剂(KOH)的侵蚀性产生的。在700°C下用KOH 活化可以产生更多的孔隙和大量的挥发物。在活性炭表面清楚地发现了大的和发达的孔隙。在热解过程中活性炭中的孔隙发展也是重要的,因为这将通过促进KOH分子扩散到孔中从而增加KOH-碳反应,从而增加活性炭的表面积和孔体积,从而增加KOH-活性炭。

  图1。活性炭的SEM图像。

  吸附机理

  制备的活性炭表面含有氧和芳族化合物的官能团。这些团体可以参与化学键合,负责活性炭的阳离子交换能力。因此,活性炭/锰反应可以用两种方式表示(图2)。根据此图,离子交换的可能机制可以被认为是一个锰离子(Mn2 +),其自身附着在两个相邻的羟基和双氧基上,可以将两对电子给予金属离子,形成四个配位数化合物并将两个氢离子释放到溶液中。

  图2。可能的离子交换机制。

  初始锰浓度对活性炭去除锰效果的影响

  研究初始浓度对锰的影响范围为20-140 mg / L,pH值固定为4。如果悬浮液中活性炭的质量等于 75mg, 则去除初始锰的浓度为20mg / L的93.12%。例如,当 初始锰浓度为 20mg / L时吸附量为24.83mg / g,而在初始锰浓度为140mg时,其增加至145.24mg / g 毫克/升。在较低的金属浓度下,溶液中锰的摩尔数与可用表面积的比例低,因此吸附与初始浓度无关。在较高浓度下,可用吸附位点的数量减少,因此金属去除取决于初始浓度。

  温度对活性炭去除锰的影响

  温度对从水溶液中去除污染物质有显着的影响,大多数吸附过程是放热的。对当前过程的调查也揭示了其放热性质。通过将温度从25 ℃ 升高至40 ℃ ,锰的去除率从88.37%降至81.38%。去除中的变化可能是由于在升高的温度下污染物质逃逸趋势增强的结果。也不排除在较高温度下提高溶解度并因此降低吸附的可能性。

  本研究表明,从今天准备的原材料制备的活性炭是从水溶液中去除锰的有效吸附剂。扫描电子显微镜和变换红外光谱研究证明在活性炭表面上存在多孔结构和不同的官能团。锰的吸附受各种参数的影响,如初始pH值,锰的初始浓度和温度。Mn(II)的去除率是在pH(pH = 4)。活性炭随着温度和初始浓度的增加,去除效率降低。

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