氯化鐵改性椰殼活性炭去除2,4-二氯苯酚的吸附性能研究

背景介紹2,4-二氯苯酚（2,4-DCP），是酚類污染的典型代表，具有難降解、易富集、毒性大等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于造紙、印刷、皮革等工業(yè)領(lǐng)域，也被應(yīng)用于殺蟲劑和木材防腐劑等的生產(chǎn)加工，嚴(yán)重危害人體健康。吸附法因具有吸附效果好、處理過程簡(jiǎn)單、無二次污染等特點(diǎn)，已在廢水治理方面廣泛應(yīng)用。椰殼作為一種產(chǎn)量較大且廉價(jià)的生物質(zhì)炭材料，直接廢棄或者燃燒會(huì)造成資源浪費(fèi)、污染環(huán)境等問題，將其進(jìn)行處理制成具有一定吸附性能的活性炭，從而達(dá)到廢物利用，節(jié)約資源目的，已成為水處理領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一。椰殼活性炭比表面積大、官能團(tuán)數(shù)量多、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，對(duì)重金屬、化工廢水中有害物質(zhì)、酚類污染物等都具備較好的吸附能力。文章亮點(diǎn)1）以椰殼活性炭為原料，進(jìn)行氯化鐵改性，探究其對(duì)2,4-二氯苯酚吸附性能影響的研究。2）氯化鐵濃度為0.8mol/L、改性時(shí)間為24h條件下改性得到的炭材料（BC-F）吸附性能最佳；吸附劑的最佳使用量應(yīng)為0.04g吸附過程應(yīng)在弱酸或堿性環(huán)境中進(jìn)行，在實(shí)際水體中實(shí)用性較好。內(nèi)容簡(jiǎn)介1

實(shí)驗(yàn)部分1.1

主要儀器和試劑1.2

樣品制備1.3

吸附條件實(shí)驗(yàn)2

結(jié)果與討論2.1

表征2.1.1

FT-IR分析2.1.2

Raman分析2.2

吸附實(shí)驗(yàn)2.2.1

改性時(shí)間影響稱取5份1.5mol/LFeCl3溶液，0.01g改性活性炭BC-F（改性時(shí)間分別為6、12、18、24、30h）分別置于100mL錐形瓶中，各錐形瓶中加入50mL2,4-DCP溶液（初始質(zhì)量濃度為100mg/L）。將上述溶液轉(zhuǎn)移至恒溫?fù)u床上振蕩2h，轉(zhuǎn)速為160r/min，反應(yīng)溫度298K，探究改性時(shí)間對(duì)2,4-DCP去除效果的影響，結(jié)果見圖3。2.2.2

改性劑濃度影響于5個(gè)100mL錐形瓶中分別加入0.01gBC-F（改性時(shí)間為24h，F(xiàn)eCl3濃度分別為0.2、0.4、0.8、1、1.5mol/L），再加入50mL2,4-DCP溶液（初始質(zhì)量濃度為100mg/L）。將上述溶液轉(zhuǎn)移至恒溫?fù)u床上振蕩2h，轉(zhuǎn)速為160r/min，反應(yīng)溫度298K，探究改性劑濃度對(duì)2,4-DCP去除效果的影響。2.3

改性前后對(duì)比吸附性能研究于2個(gè)盛有50mL2,4-DCP溶液（初始質(zhì)量濃度為100mg/L）的100mL錐形瓶中分別加入0.01gBC、BC-F（改性時(shí)間為24h，F(xiàn)eCl3濃度為0.8mol/L）。將混合溶液轉(zhuǎn)移至恒溫?fù)u床，轉(zhuǎn)速為160r/min，振蕩2h（反應(yīng)溫度298K），進(jìn)行改性前后活性炭對(duì)2,4-DCP去除效果的探究，測(cè)試結(jié)果列于表1中。2.4

吸附條件優(yōu)化2.4.1

投加量影響稱取7份0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1gBC-F樣品（FeCl3濃度為0.8mol/L，改性時(shí)間為24h），依次加入6個(gè)盛有50mL2,4-DCP(初始質(zhì)量濃度為100mg/L)溶液的錐形瓶中。將混合溶液置于恒溫?fù)u床上（轉(zhuǎn)速為160r/min，反應(yīng)溫度為298K）振蕩吸附2h，探究樣品投加量對(duì)吸附性能的影響，結(jié)果見圖5。2.4.2

pH的影響研究表明，溶液的不同酸堿度對(duì)活性炭吸附性能有較大影響。為了探究其酸堿度對(duì)BC-F的影響，各取50mL（100mg/L）2,4-DCP溶液分別加入7個(gè)盛有0.04gBC-F的100mL錐形瓶中，調(diào)節(jié)溶液pH（pH=1、3、5、7、9、11、12），將錐形瓶置于恒溫震蕩搖床中，轉(zhuǎn)速為160r/min，反應(yīng)溫度為298K條件下振蕩蕩2h，隨即用0.45μm的濾頭（針式過濾頭）進(jìn)行抽濾，最后用紫外分光光度計(jì)在285nm處進(jìn)行檢測(cè)。2.5

吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)2,4-DCP初始質(zhì)量濃度為100mg/L，BC-F用量為0.04g，溶液pH7，置于恒溫?fù)u床上，反應(yīng)溫度為298K。定時(shí)用注射器取上層溶液，過0.45μm濾頭（針式過濾頭），用U7S紫外可見吸收分光光度計(jì)測(cè)定溶液中濃度，探究吸附時(shí)間對(duì)BC-F吸附性能的影響，結(jié)果見圖7。2.6

等溫吸附實(shí)驗(yàn)采用Langmuir和Freundlich模型對(duì)吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。3

結(jié)論3.1

采用FeCl3改性椰殼活性炭得到樣品BC-F，研究發(fā)現(xiàn)BC-F（改性時(shí)間為24h，F(xiàn)eCl3濃度為0.8mol/L）投加量為0.04g時(shí)，其在在弱酸或中性環(huán)境中對(duì)2,4-DCP的吸附性能最佳。3.2

吸附過程符合準(zhǔn)二及動(dòng)力學(xué)及Freundlich等溫吸附方程，表明BC-F對(duì)2,4-D