论文部分内容阅读
颗粒活性炭孔结构丰富、比表面积大、物理化学性质稳定,被广泛用于水处理中。但随着环境治理日益困难,需要更高吸附性能的活性炭来对环境中的不同污染物进行高效处理。对活性炭改性,扩大其使用范围、完善其功能特征是最有效方法之一。本实验采用“浸渍-共沉淀-煅烧”方法制得MnO2-AC改性材料,并以罗丹明B作为评价指标,通过正交实验及主要影响因素讨论确定MnO2-AC的最佳制备条件:Mn（NO3）2的浓度0.1mol/L,Na2CO3的浓度0.5mol/L,浸渍时间1.0h,煅烧温度360℃,煅烧时间3.5h。通过X射线衍射仪、扫描电镜和热分析仪等分析手段对改性材料进行表征。改性后的活性炭表面粗糙度增加;锰含量为4.41mg/g,比表面积是GAC的1.08倍,总孔体积是GAC的2.69倍;微孔及中孔含量增加;在煅烧温度为360℃条件下,MnCO3分解形成MnO2。实验采用相同方法制得MgO-MnO2-AC改性材料,并确定其最佳制备条件:Mn（NO3）2的浓度0.1mol/L,Na2CO3的浓度0.5mol/L,MgCl2的浓度0.5mol/L,NaOH的浓度0.3 mol/L,浸渍时间1.0h,煅烧温度360℃,煅烧时间2.5h。通过表征发现:MgO-MnO2-AC表面形态,孔结构也发生了变化,微孔及中孔含量增加;锰含量为5.51mg/g,镁含量为34.24mg/g,比表面积是GAC的1.46倍,总孔体积是GAC的3.69倍;在煅烧温度为360℃条件下,Mg（OH）2分解为MgO,MnCO3、Mn（OH）2分解为MnO2;改性材料表面和孔内有MnO2和MgO形成。实验选取罗丹明B作为静态吸附对象,复合吸附剂与原活性炭进行吸附性能对比。结果表明,在罗丹明B浓度为50mg·L-1,反应温度为25℃,AC、MnO2-AC和MgO-MnO2-AC吸附剂投加量分别为0.3 g条件下避光反应11 h,吸附量分别达到9.65mg·g-1、15.76mg·g-1和16.19mg·g-1,改性后吸附能力均比原活性炭增强。两种改性材料均符合伪二级动力学方程;Langmuir吸附等温模型描述最为合适;吸附过程为自发进行的吸热过程,通过升高温度有利于反应的进行。