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二氧化铈改性活性炭

发布时间: 2021-11-29  点击次数: 25次

  二氧化铈改性活性炭,用于饮用水净化的高效除砷吸附剂.饮用水中溶解的砷物质如果后被人饮用的话可能造成健康问题。很多地区的水资源都有着不同程度的砷污染。如果长期摄取砷污染的水会导致一系列的问题。

  二氧化铈改性活性炭是通过单步化学方法合成的,并且证明它是用于在没有任何预氧化过程的情况下从水中去除As(III)和As(V)的高效吸附剂。二氧化铈是一种广泛使用的化学稳定和无毒的稀土氧化物,使其成为水净化的有力候选者。二氧化铈已经显示出具有对砷强亲和力,并且作为含水氧化铈使用时具有去除能力超过100毫克/克。但是如上所述,已经报道了在任何实际应用之前需要造粒的纳米颗粒的研究。由于可用表面积的剧烈变化,造粒可能导致清除能力下降。

二氧化铈改性活性炭

  在这篇内容中我们研究了一种有效的砷去除吸附剂,可以直接用于POU装置的松散床或结合块或社区规模的净化。吸附剂由用原位合成的二氧化铈改性活性炭组成。在没有任何预氧化的情况下,As(III)和As(V)两者的去除效率相等,与任何其它市售的用于除砷的吸附剂相比,该材料在成本,易用性和去除效率方面具有很好的竞争力。

  研究步骤

  二氧化铈改性活性炭的合成

  将100g粉状活性炭加入到80mL 0.071M硝酸铈(Ce(NO 3)3 ·6H 2 O)溶液中,并静置3小时。然后将1N NaOH溶液滴加到上述混合物中,连续机械搅拌以获得6.5的pH值。然后过滤混合物,洗涤并在100℃下干燥,得到最终材料二氧化铈改性活性炭。

  吸附等温线

  将0.1g 二氧化铈改性活性炭加入到100mL 300ppb As(III)或As(V)溶液中并搅拌4小时。然后使溶液平衡72小时。72小时后收集20mL等分试样,通过0.45μm注射器过滤器过滤并用于估算砷。

  平衡研究是在不同的砷浓度下进行的。基于平衡砷浓度,绘制吸附等温线。使用ICP-OES评估等分试样中的砷浓度。

  动力学研究

  将1g 二氧化铈改性活性炭加入到1L 300ppb As(III)或As(V)溶液中。在2,4,6,8和10分钟收集20mL等分试样。在15,30,60和90分钟收集另外的等分试样。将等分试样通过0.45μm注射器过滤器过滤,并使用澄清的滤液进行砷测定。

  pH对去除能力的影响

  300ppb的pH使用0.1N HCl和/或0.1N NaOH溶液将As(III)或As(V)溶液调节至所需值。然后将0.1g 二氧化铈改性活性炭加入到100mL As(III)或As(V)溶液中,搅拌4h,然后平衡72h。72小时后收集等分试样,通过0.45μm注射器过滤器过滤并用于估算砷。

  反离子和有机物对去除能力的影响

  使用加入100ppm反阴离子的300ppb As(III)或As(V)溶液研究抗衡离子的影响。这些研究是用单个抗衡阴离子进行的。对于涉及有机物的研究,300 ppb As(III)或As(V)溶液中加入1-4 ppm的腐植酸。平衡和样品采集使用与pH研究相同的程序完成。

  可重用性研究

  将0.1g PAC-CeO 2加入搅拌4小时的100mL 330ppb As(III)或As(V)溶液中。然后使溶液平衡72小时。72小时后收集20mL等分试样,通过0.45μm注射器过滤器过滤并用于估算砷。然后过滤吸附剂,用DI水洗涤并在室温下干燥,然后重复实验。

活性炭吸附动力学

  经过上面的研究结果我们发现二氧化铈改性活性炭作为从饮用水中除砷的吸附剂是非常有效的。As(III)和As(V)的去除能力接近12 mg / g。去除效率不受pH值,盐度,硬度,有机和无机阴离子(不包括磷酸盐)变化的影响。去除的机制是通过特定的吸附和吸引力。在不需要预处理的情况下,吸附剂在成本,易用性和去除效率方面对于POU装置具有高度的竞争力。

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