用活性炭为吸附剂处理含Cr_电镀废水探讨

图 2 活性炭用量与去除率的关系
Fig . 2 Relation of active charcoal consump tion vs . removing rate
的转折点 。故在下面的试验中添加活性炭 0. 7g。
1. 4. 2 吸附时间对处理效果的影响
取 6 个 100m l烧杯 ,向每个烧杯中放入 0. 7g 活性炭并移入 10m l 浓度为 10mg /L 的铬标准溶 液 ,然后用电动器搅拌 , 依次搅拌 5、 10、 20、 25 和 30m in,再分别倒入离心管中用离心机离心分离 , 从各个离心管中取清液 1m l 分别于 6 个比色管 中 ,加水稀释至标线 ,测定吸光度值的方法同标准 溶液 ,做出吸附时间与去除率的关系如图 3 所示 。
第 24 卷第 2 期 2 0 0 5年 6月
山 东 科 技 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Science)
Vol . 24 No. 2 Jun. 2005
108
山 东 科 技 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 24 卷 率也不断的增长 , 但当活性炭用量大于 0. 7g时 , 去除率的增长速度减慢 ,在 0. 7g处去除率成明显
的活性炭 ,在六连同步电动搅拌器上以一定的转 速 ,搅拌规定的时间 。用离心机离心出上清液 ,用 比色法测出铬的残留浓度 ,计算铬的去除率 : η ( % ) = [ (A0 - A i ) /A0 ] × ( 1) 100 式 ( 1 )中 :η为去除率 ; A0 为铬的标准模拟液 的吸光度 ; A I 为吸附后残留铬的吸光度 。
3C + 2Cr2 O C + 2Cr2 O
3+ 27
3 活性炭吸附铬的机理初探
活性炭是用以碳为主的物质作原料 ,如煤 、 木 材、 骨头 、 石油残渣等 , 经高温炭化和活化而成 。 炭化温度约为 300 ～400 ℃, 将原料热解成炭渣 。 活化温度 920 ～960 ℃, 通过水蒸气造成炭内部十 分发达的孔隙 ,活性炭的细孔构造主要和活化方 法及活化条件有关 。活性炭的细孔有效半径一般 为 1 ～10, 000nm , 小孔半径在 2nm 以下 ; 过渡孔 半径为 2 ～100nm; 大孔半径为 100 ～10, 000nm。 由于活性炭具有极丰富的微孔结构 , 所以有巨大 的比表面积 , 通常 1g 活性炭的表面积达 700 ～ 2 1700m , 活 性 炭 的 小 孔 容 积 一 般 为 0. 15 ～ 0. 90m l/ g,表面积占比表面积的 95%以上 ; 过渡 [5] 孔容积和大孔容积表面积只有 5%以下 。 细孔大小不同 , 在吸附过程中所起的主要作 用也就不同 。对液相吸附来说 。吸附质虽可被吸 附在大孔表面 ,但由于活性炭大孔表面积所占比 例较小 ,故对吸附量影响不大 ,它主要为吸附质的 扩散提供通道 ,使吸附质通过此通道扩散到过渡 孔和小孔中去 , 因此吸附质的扩散受大孔影响 。 活性炭的过渡孔可为吸附质的扩散提供通道 , 促 使吸附质通过它扩散到小孔中去而影响吸附质的 扩散速度 ,当吸附质的分子直径较大时 ,小孔几乎 不起作用 ,活性炭对吸附质的吸附主要靠过渡孔 来完成的 。活性炭小孔的表面积占比表面积的
第 2 期 刘晓明等 : 用活性炭为吸附剂处理含 Cr ( Ⅵ)电镀废水探讨 中 ,加入 0. 7g活性炭 , 用电动搅拌器搅拌 25m in, 然后离心分离 , 从每个离心管中移 1m l上清液于 6 个比色管中 ,用水稀释至标线 , 测定吸光度值的 方法同标准溶液 , 做出 pH 值与去除率的关系曲 线如图 4 所示 。
图 3 可以看出 ,用 0. 7g活性炭时铬的去除率 在 25m in 后基本平稳 ,效果理想 。 活性炭对于废水中金属离子的吸附 , 发生在 液固相界面上 ,是活性炭表面而产生的吸附 ,以物 理吸附为主 。由于液相扩散系数较小 , 且物理吸 附属多层吸附 ,随吸附时间增大 ,吸附过程更加充 分 , C r (V I)去除率逐渐加大 , 至使 25m in 后 , 吸附 [5] 层达到饱和 , C r (V I) 去除率不再加大 。本试验 测定吸附平衡时间为 25m in。 1. 4. 3 pH 值对处理效果的影响 将 10m g /L 的铬标准溶液用 1 + 1 的 HCL 溶 液和 2%的 NaOH 溶液调节 pH 值分别为 4、 5、 6、 7、 8、 9,然后分别移 10m l于 6 个 100m l的小烧杯
1 实验部分
1. 1 试验仪器和药品 ( 1 )主要仪器 : 分光光度计 ; 六连同步电动搅
拌器 ; 离心机 ; pH S - - 3C 型酸度计
( 2 )主要药品 : 丙酮 ; ( 1 + 1 ) 硫酸 ; ( 1 + 1 ) 磷
酸 ; 1mol・L 盐酸 ; 1mol・L 氢氧化钠 ; 活性炭 ; 废水样 (青岛市黄岛区电镀工业园未处理的电镀
D iscussion of D isposin g the Electropla te W a stewa ter Con ta in in g Cr( Ⅵ) by the Active Charcoa l a s the Adsorben t
LI U Xiao 2 m ing, YANG Cui2ying, SONG J i2yong
依次取 0. 1、 0. 3、 0. 5、 0. 7、 0. 9、 1. 1、 1. 3 和 1. 5g活性炭于 8 个 100m l的小烧杯中 , 然后分别加 入 10m l浓度为 10mg /L 的铬标准溶液 ,用电动搅 拌器搅拌 25m in, 再将溶液倒入 8 个离心管中用 离心机离心 ,分别取清液 1m l放入 8 个 25m l的比 色管中 , 用水稀释至标线 , 同标准溶液一样显色 , 测得吸光度值 ,做出活性炭用量与去除率的关系 图 (图 2 ) 。 由图 2 看出 ,随活性炭用量的不断增加 ,去除
Fig . 4 Relation of pH value vs . removing rate
图 5 活性碳对铬的吸附等温线
Fig . 5 Active charcoal vs . absorbing isother m of the chromium
由图 4 可以看出 , pH 值控制在小于 6 的酸 2性范围内 ,含铬废水中有大量的 C r2 O7 负离子 , 活性炭在强酸性条件下可能发生还原反应 , 使 2 3+ C r2 O7 部分还原为 C r ,其反应如下 :
- 1 废水 ) ; 铬 的 标 准 模 拟 液 ( 1. 00 μg ・m l 六 价
- 1
- 1
铬 ) ; 二苯碳酰二肼丙酮溶液 (简称 DPC, C13 H14
N4 O ) 。 1. 2 实验方法
取一定体积的铬的标准模拟液 , 加入一定量
3 收稿日期 : 2005 - 01 - 18 作者简介 : 刘晓明 ( 1960 - ) ,女 ,山东泰安人 ,实验师 ,主要从事化学与环境工程方面的研究 .
1. 3 铬的测定方法
[4]
:
( 1 )在酸性溶液中 , 六价铬离子与二苯碳酰
二肼反应 ,生成稳定的紫红色络合物 ,ε = 3. 46 × 4 μg /50m l其吸光度与浓度仍符 10 ,铬量小于 200 合比耳定律 ,用分光光度计测其吸光度 。 ( 2 )用一定浓度的铬与二苯碳酰二肼生成的 紫红色络合物 , 在 460 ～ 620nm 光波之间 , 每隔 20nm 选一个光作为入射光 , 作吸收曲线 , 找出最 大入射光波长 λ = 540nm。 ( 3 )标准曲线的绘制 : 取 6 支 25m l 比色管 , 依次加入 0、 2. 00、 4. 00、 6. 00、 8. 00 和 10. 00m l铬 标准使用液 , 用水稀释至标线 , 加 1 + 1 硫酸和 1 + 1 磷酸各 0. 5m l, 摇匀 , 加 2m l 显色剂溶液 , 摇 匀 , 5 ～10m in 后 , 于 540 nm 波长处 , 用 1cm 比色 皿 ,以水为参比 , 测定吸光度 。以吸光度为纵坐 标 ,以六价铬含量为横坐标 , 绘出标准曲线 (图 1) 。
( College of Chem ical and Environmental Eng . , SUST, Q ingdao, Shandong paper p resents a m ethod for disposing the electrop late wastewater containing chrom ium w ith the active charcoal adsorp tion. Through the experim ent the authors find out the best absorbing conditions, determ i2 nethe consump tion of the absorbent, the tim e of absorp tion and the influence of pHvalue of test solutions on the chrom ium removing rate. The isother mal equation of absorbing chrom ium of the active charcoal is derived and the p relim inary ideato recovery the chrom ium is put forward. Key words: active charcoal; absorp tion; electrop late wastewater; chrom ium; isother m al equation of absorp 2 tion