活性炭对水中六价铬的吸附研究

活性炭对水中六价铬的吸附研究摘要六价铬是公认的致癌物质，对人体健康危害极大，目前主要采用吸附法进行去除。活性炭是常用的吸附剂，通过硝酸改性可以增加活性炭表面的酸性官能团，提高去除效果。研究活性炭的投加量，吸附时间，温度，PH值等因素对六价铬去除率的影响。绘制吸附等温线，和吸附模型进行拟合，分析吸附机理。

关键词活性炭改性硝酸六价铬吸附

冶金，电镀，制革，印染，制药等行业排出大量金属废水，危害人类健康。废水中的Cr(Ⅵ)是一种强氧化剂，具有强致癌，致畸变，致突变作用，对生物危害极大。Cr(Ⅵ)属于第一类污染物，必须经处理达标才能排放。目前对含Cr废水的处理研究较多，主要有生物法，离子交换法，还原法，膜分离法，吸附法等。活性炭吸附法处理含Cr废水的效果稳定，且价格相对较低，但普通活性炭的吸附量不高，因此本试验研究以硝酸改性活性炭为研究对象，通过研究其在不同的PH，温度，投加量以及吸附时间条件下对Cr(Ⅵ)的吸附效果，以确定最佳吸附条件。

1、实验部分

1.1 试剂和仪器

活性炭、丙酮、（1+1）硫酸、（1+1）磷酸、铬标准储备液、铬标准液、二苯碳酰二肼溶液、硝酸恒温水浴、干燥恒温箱、分析天平、分光光度计、恒温水浴振荡器

1.2 溶液配制

本实验中为防止含铬水样中铬离子浓度发生变化，在每个影响因素研究前水样是预先配置的。根据不同需要配置不同浓度。

1.2.1 铬标准储备液

称取0.283g重铬酸钾置于烘箱中烘干2h。将烘好的重铬酸钾倒入100ml烧杯中，再倒入适量的蒸馏水。搅拌至完全溶解。将重铬酸钾溶液移入1000ml 容量瓶中，再水稀释至标线，摇匀，备用。

1.2.2 铬标准溶液

吸取5.00ml铬标准储备溶液置于500ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀，备用。

1.2.3 硫酸溶液

用25ml的移液管移取浓硫酸50ml，缓缓加入到同体积的水中，摇匀，备用。

1.2. 磷酸溶液

用25ml的移液管移取磷酸50ml，加入到同体积

的水中，摇匀，备用。

1.2.5 显色剂

称取0.2g二苯碳酰二肼，量取50ml丙酮，将二苯碳酰二肼溶于50ml丙酮中，移入100ml棕色容量瓶，加入水稀释至标线，摇匀。将显色剂放于暗处存放。

1.3 铬离子的检测

取9支50ml比色管，依次加入0， 0.20， 0.50，1.00， 2.00， 4.00， 6.00， 8.00和10.00ml铬标准使用液，用水稀释至标线，加入（1+1）硫酸0.5ml 和（1+1）磷酸0.5ml摇匀。加入2ml显色剂溶液摇匀。5~10min后，与540nm波长处，用1cm或3cm比色皿，以水为参比，测定吸光度，并作空白校正。以吸光度为纵坐标，相应六价铬含量为横坐标绘出标准曲线。

1.4 活性炭的改性

1.4.1 硝酸浓度的影响

分别配置浓度为2mol/L、4mol/L、6mol/L、8mol/L的HNO3溶液，用移液管量取20mlHNO3溶液到锥形瓶中，然后称取四份1g柱状活性炭，分别放入装有硝酸的锥形瓶中盖上塞子，放于振荡器上，振荡10h，活化完成后，用布氏漏斗抽滤，同时用蒸馏水清洗滤纸上的活性炭至中性，然后放于烘箱中，在105℃

下烘干，取出。然后用活化后的活性炭进行吸附试验并吸附效果评价。

1.4.2 改性时间的影响

配置500ml mol/L HNO3溶液，用移液管量取100ml到150ml锥形瓶中，然后称取四份1g柱状活性炭，分别放入装有硝酸的锥形瓶中，盖上盖子，放于振荡器上，振荡时间1小时后静置，分别取2h、4h、6h、8h、10h。活化完成后用蒸馏水清洗活性炭至中性，然后用布氏漏斗抽滤，放于烘箱中，在105℃下烘干，取出。然后用活化后的活性炭进行吸附试验进行吸附效果评价。

在最佳改性条件下，制备改性活性炭10g。

2、总结与分析

2.1 不同投加量对含铬废水吸附性能的影响

取0．1、0．2、0．3、0．4、0．5 和0．6 g 活性炭分别投加于50 mL 浓度为90 mg/L 的Cr( Ⅵ) 溶液( 自然pH = 5． 96) 中，置于振荡器上振荡，温度为 20℃，转速为150 r/min。振荡24 h 后过滤稀释测其浓度。结果表明，3 种活性炭的吸附率都随投加量增加而提高。其中在投加量为0． 3 g 时对于Cr( Ⅵ) 的吸附在 97% 以上，AC 吸附率为68．11%。当吸附剂投加量继续增加时吸附率增加到 100%，AC

吸附率不断增加。因此，对于50 mL 浓度为90 mg/L 的Cr( Ⅵ) 溶液，最佳的吸附剂投加量为0．3 g。

2.2不同PH对含铬废水吸附性能的影响

配制 100 mg/L 的 Cr( Ⅵ) 溶液，用 HNO3和KOH 调节溶液 pH 为 2． 2、4． 09、6． 09、8． 01、9． 95 和11． 92。取 0． 2 g 活性炭分别投加于 50 mL 不同 pH溶液中，置于振荡器上振荡，温度为20℃，转速为150 r /min。振荡 24 h 后过滤稀释测其浓度。

实验结果表明，Cr( Ⅵ) 溶液 pH 越高，吸附率越低。pH 从 2． 2 升高到 11． 92，改性活性炭对Cr( Ⅵ) 的吸附率从 99． 86% 降低到 3． 23% ，为改性活性炭则从 97． 05% 降低到 2． 53% 。pH 为2． 2 时，2种活性炭吸附率最高都达到 99% 左右。

2.3不同温度对含铬废水吸附性能的影响

配制 Cr( Ⅵ) 溶液浓度为 98 mg/L( 自然 pH =5． 97) 。取 0． 2 g 活性炭投加于 50 mL 溶液中，置于恒温振荡器上振荡，温度分别为25、40、55 和70℃，转速为 150 r/min，振荡 24 h 后过滤稀释测其吸光度。实验表明2种活性炭的吸附率都随温度增长而增加，这说明活性炭对 Cr( Ⅵ) 的吸附属于吸热反应。由于温度升高，分子运动剧烈，溶液中 Cr( Ⅵ)