改性活性炭对饮用水中氟离子的静态吸附研究

活性炭及改性活性炭对溶液中萘、菲、芘的吸附特性研究活性炭及改性活性炭对溶液中萘、菲、芘的吸附特性研究摘要：活性炭作为一种常见的吸附材料，广泛应用于环境污染治理领域。

本文主要研究了活性炭及改性活性炭对溶液中萘、菲、芘的吸附特性。

通过实验方法探究不同因素对吸附性能的影响，并对吸附机理进行探讨。

实验结果表明，改性活性炭在溶液中对萘、菲、芘的吸附性能优于传统活性炭。

改性活性炭对污染物的吸附率随着初始溶液浓度的增加而增加，但吸附量的增加速度逐渐减缓。

吸附过程符合Langmuir吸附模型。

此外，改性活性炭对不同污染物的吸附选择性也有差异。

关键词：活性炭，改性活性炭，吸附特性，萘，菲，芘引言：活性炭具有广泛的孔隙结构和较好的比表面积，因此被广泛应用于各种领域，如环境污染治理、水处理和气体吸附等。

活性炭通过物理吸附和化学吸附的方式，可以有效去除溶液中的有机物质。

然而，传统活性炭在吸附性能方面仍然存在一些局限性。

为了进一步提高活性炭的吸附性能，人们对其进行了改性。

改性活性炭通过改变其表面性质、孔隙结构和表面化学特性，进而改善其吸附性能。

实验方法：本实验使用活性炭和改性活性炭作为吸附材料，研究其对溶液中萘、菲、芘的吸附特性。

首先，制备活性炭和改性活性炭样品，然后进行孔隙结构和比表面积的表征。

接着，制备一系列含有不同浓度萘、菲、芘的溶液。

在一定时间内将吸附剂与溶液搅拌反应，并测定溶液中有机物质的剩余浓度。

最后，通过数据处理和分析，研究不同因素对吸附性能的影响，并探讨吸附机理。

结果与讨论：实验结果表明，改性活性炭对溶液中萘、菲、芘的吸附性能优于传统活性炭。

改性活性炭样品的比表面积更大，孔隙结构更合理，有利于有机物质的吸附。

此外，改性活性炭还具有更好的亲水性，使其在水溶液中的吸附能力更强。

吸附过程中，溶液初始浓度对吸附率有一定影响。

随着溶液浓度的增加，改性活性炭对污染物的吸附率逐渐增加，但增加速度逐渐减缓。

这是由于吸附位点的饱和和竞争性吸附现象的存在。

一、实验目的1. 了解活性炭的吸附特性及其在水处理中的应用。

2. 掌握活性炭吸附实验的基本原理和操作方法。

3. 研究活性炭对有机污染物的吸附效果，为实际水处理工程提供参考。

二、实验原理活性炭是一种具有高度发达的孔隙结构和巨大比表面积的吸附材料，广泛应用于水处理、空气净化等领域。

活性炭的吸附作用主要包括物理吸附和化学吸附两种形式。

物理吸附是指吸附质分子与活性炭表面分子间的范德华力作用，而化学吸附是指吸附质分子与活性炭表面分子间的化学键作用。

本实验采用间歇式静态吸附法，通过改变活性炭的投放量和吸附时间，研究活性炭对有机污染物的吸附效果。

三、实验仪器与材料1. 仪器：锥形瓶、分光光度计、磁力搅拌器、电子天平、温度计、pH计、移液管等。

2. 材料：活性炭、亚甲基蓝溶液、蒸馏水、氢氧化钠、盐酸等。

四、实验步骤1. 准备溶液：将亚甲基蓝溶液稀释至一定浓度，配制一系列不同浓度的溶液。

2. 准备活性炭：将活性炭用蒸馏水洗涤，去除杂质，然后在105℃下烘干至恒重。

3. 吸附实验：将活性炭粉末加入到锥形瓶中，加入一定量的亚甲基蓝溶液，置于磁力搅拌器上，设定不同吸附时间，观察溶液颜色变化。

4. 测定吸附效果：取吸附后的溶液，用分光光度计测定吸光度，计算吸附量。

5. 计算吸附等温线：以吸附量为纵坐标，溶液浓度为横坐标，绘制吸附等温线。

五、实验数据与分析1. 吸附量随吸附时间的变化：实验结果表明，活性炭对亚甲基蓝的吸附量随吸附时间的延长而增加，在一定时间内达到吸附平衡。

2. 吸附等温线：根据实验数据，绘制吸附等温线，发现活性炭对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir吸附等温式。

3. 影响吸附效果的因素：实验结果表明，活性炭的吸附效果受温度、pH值、溶液浓度等因素的影响。

六、结论1. 活性炭对亚甲基蓝具有良好的吸附效果，可作为水处理中的吸附材料。

2. 活性炭的吸附效果受温度、pH值、溶液浓度等因素的影响，实际应用中需根据具体情况调整吸附条件。

活性炭静态吸附实验报告活性炭吸附实验报告实验3 活性炭吸附实验报告一、研究背景：1.1、吸附法吸附法处理废水是利用多孔性固体（吸附剂）的表面吸附废水中一种或多种溶质（吸附质）以去除或回收废水中的有害物质，同时净化了废水。

活性炭是由含碳物质（木炭、木屑、果核、硬果壳、煤等）作为原料，经高温脱水碳化和活化而制成的多孔性疏水性吸附剂。

活性炭具有比表面积大、高度发达的孔隙结构、优良的机械物理性能和吸附能力，因此被应用于多种行业。

在水处理领域，活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理，以除去水中的有机物。

除此之外，活性炭还被用于制造活性炭口罩、家用除味活性炭包、净化汽车或者室内空气等，以上都是基于活性炭优良的吸附性能。

将活性炭作为重要的净化剂，越来越受到人们的重视。

1.2、影响吸附效果的主要因素在吸附过程中，活性炭比表面积起着主要作用。

同时，被吸附物质在溶剂中的溶解度也直接影响吸附的速度。

此外，pH 的高低、温度的变化和被吸附物质的分散程度也对吸附速度有一定影响。

1.3、研究意义在水处理领域，活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理，以除去水中的有机物。

活性炭处理工艺是运用吸附的方法来去除异味、某些离子以及难以进行生物降解的有机污染物。

二、实验目的本实验采用活性炭间歇的方法，确定活性炭对水中所含某些杂质的吸附能力。

希望达到下述目的：(1)加深理解吸附的基本原理。

(2)掌握活性炭吸附公式中常数的确定方法。

(3)掌握用间歇式静态吸附法确定活性炭等温吸附式的方法。

(4)利用绘制的吸附等温曲线确定吸附系数：K、1/n。

K为直线的截距，1/n为直线的斜率三、主要仪器与试剂本实验间歇性吸附采用三角烧瓶内装人活性炭和水样进行振荡方法。

3.1仪器与器皿：恒温振荡器1台、分析天平1台、分光光度计1台、三角瓶5个、1000ml容量瓶1个、100ml容量瓶5个、移液管 3.2试剂：活性炭、亚甲基蓝四、实验步骤（1）、标准曲线的绘制1、配制100mg/L的亚甲基蓝溶液：称取0.1g亚甲基蓝，用蒸馏水溶解后移入1000ml容量瓶中，并稀释至标线。

粉末活性炭在饮用水处理中应用的研究进展王文清,高乃云,刘宏,王永(同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化国家重点实验室,上海200092>摘要:介绍了粉末活性炭(PAC>的基本性质,并对其在饮用水处理应用中的重要影响因素进行了探讨。

综述了PAC 去除原水中嗅味物质、藻毒素、消毒副产物前驱物以及农药等痕量有机污染物的研究现状。

分析了粉末活性炭 (PAC>与其他工艺的组合技术在饮用水处理中的应用效果,并对其应用前景做出展望。

关键词:粉末活性炭(PAC>。

组合技术。

饮用水。

净化。

吸附中图分类号:X131·2 文献标识码:A 文章编号: 1001-3644(2008>05-0084-051 引言活性炭在水处理中的应用已有悠久的历史[1]。

据记载,原捷克斯洛伐克在1925年率先在水处理中使用活性炭。

到了20世纪50年代以后,活性炭主要用于去除水中天然或加氯后产生的异嗅和异味。

到1970年,法国的大型水厂引入粉末活性炭 (PAC>处理工艺。

由于活性炭能有效去除污水中大部分有机物和某些无机物,因此, 20世纪60年代初,欧美各国开始大量使用活性炭吸附法处理饮用水和工业废水,而日本到1963年已普遍实现用粉末活性炭(PAC>净化饮用水。

目前给水处理中应用粉末活性炭(PAC>已成为深度处理和微污染水处理的有效手段。

2 PAC的基本性质PAC是由无定形炭和不同数量灰分共同构成的一种吸附剂,其微孔结构发达,内外比表面大, 吸附性能优良,可有效去除嗅、味、色度、氯化有机物、农药、天然有机物及人工合成有机物,且生产方便。

PAC制造分成炭化和活化两步。

炭化是在温度小于600℃的条件下,隔绝空气加热原材料,通过炭化去除大部分挥发成分,是原材料裂解成碎片,再组成稳定的新结构。

通过活化,烧掉炭化时吸附的炭氢化合物及孔隙边缘炭原子,使活性炭孔隙结构发达,成为一种有多孔结构的炭[1]。

静态吸附实验指导书一、实验目的1、了解吸附剂的吸附性能和吸附原理；2、掌握吸附等温线和吸附动力学方程。

二、实验水样与吸附剂实验水样采用一定浓度的自配有机物溶液（如浓度为25mg/L的亚甲基蓝溶液）。

选定某有机物之前首先需确定该有机物浓度的分析方法。

吸附剂为活性炭，有粉末、粒状和柱状等多种形式。

粉末活性炭的制备过程如下：吸附剂经磨细（一般采用通过0.1mm筛孔以下的粒径）、水洗后，分别配制成80目和200目，在110°C下干燥（烘干1小时）后备用。

三、实验原理活性炭的吸附能力以吸附量q e表示，如果在一定压力和温度条件下，用m克活性炭吸附溶液中的溶质，被吸附的溶质为x毫克，则单位重量的活性炭吸附溶质的数量q e即为吸附容量（吸附量）。

xV（C-C）q=—=0le mm式中：q e：活性炭吸附量，即单位重量的活性炭所吸附的物质重量，mg/g；x：被吸附物质重量，mg；m：活性炭投加量，g；V：水样体积，L；C0、C e：分别为吸附前原水及吸附平衡时污水中的物质浓度，mg/L。

q e的大小除了决定于活性炭的品种之外，还与被吸附物质的性质、浓度、水的温度pH值有关。

由吸附容量q e和平衡浓度C e的关系所绘出的曲线为吸附等温线，表示吸附等温线的公式为吸附等温式。

最常用的吸附等温式是朗格缪尔（Langmuir）模型和弗兰德利希（Freundich）模型。

Langmuir方程是假设吸附剂的表面是单一、开放的，且任一个吸附位点只能容纳一个被吸附离子，且所有吸附位点的吸附性能相同，故属于单分子层吸附模型。

当吸附剂表面的吸附位点达到饱和时，吸附剂的吸附量为最大值，在吸附剂表面上的各吸附位点间无被吸附离子的转移运动，且在体系达到平衡时，吸附与脱附速度是相等的。

Freundlich方程假设吸附剂表面的活性吸附位点的分布是不均匀的，吸附不受单层吸附的限制，可以用来描述不同体系的可逆吸附。

Lan g mUir：（l+b C e）；"75快（线性表达式）（在坐标轴上，以1/q e（g/mg）为纵坐标，1/C e（L/mg）为横坐标，按静态吸附实验结果绘图，可得直线，纵坐标上的截距为q max值，斜率为b值。

生物炭材料在饮用水处理中的应用及优化研究摘要：饮用水的安全和卫生是人类健康和福祉的基础。

传统的饮用水处理技术在去除污染物和改善水质方面取得了一定的成功，但随着环境污染的不断加剧和新的污染物的出现，需要更高效和可持续的处理方法。

生物炭材料作为一种新兴的吸附剂，在饮用水处理中展现了巨大的潜力。

本文旨在综述生物炭材料在饮用水处理中的应用，并探讨其优化研究的方向和挑战。

关键词：生物炭；饮用水；处理；优化0引言随着人口的增加和工业化的快速发展，水资源的供应和质量成为全球范围内的一个重要问题。

饮用水作为人们日常生活中必需的资源，其安全性和质量对人们健康和生活质量具有重要影响。

因此，寻找高效、经济、环保的水处理技术成为当前研究的热点之一。

生物炭材料作为一种新型的吸附材料，在饮用水处理中展现出了广阔的应用前景。

本文将探讨生物炭材料在饮用水处理中的应用及优化研究，通过分析其特性、工艺和应用案例，探讨其在提高水质和保护人类健康方面的潜力。

同时，对生物炭材料的改进和优化进行展望，以期为饮用水处理技术的发展提供科学依据和技术支持。

1生物炭材料在饮用水处理中的应用1.1生物炭材料的吸附性能及机制生物炭材料的吸附机制主要包括物理吸附和化学吸附。

物理吸附是通过静电力、范德华力和孔隙结构等作用机制实现的。

生物炭的表面具有一定的电性，可以通过静电作用吸附带电性物质。

范德华力是由于生物炭表面分子之间的瞬时偶极矩引起的吸附力。

生物炭材料的多孔结构提供了大量的吸附位点和通道，加速了物质的扩散和吸附。

此外，生物炭材料还具有微生物共同作用的吸附机制。

生物炭表面的微生物可以与水中的有机物进行生物附着和生物吸附，进一步提高吸附效果。

微生物在生物炭表面形成的生物膜可以提供更多的吸附位点，并通过代谢活动降解有机物。

1.2生物炭材料在饮用水中常见污染物的去除效果对于有机物污染物，生物炭材料具有很强的吸附能力。

生物炭的多孔结构提供了大量的吸附表面积，可以有效地吸附有机物分子。

2019年2月  | 43中就能更好的发挥活性炭的吸附性能。

第二种较常采用的方法为在原材料中加入催化活化剂。

采用催化剂可以提高反应速率,使得活性炭表面的空隙分布细密并且集中。

第三种方法是模板制备法,采用此种方法可以在短时间内制造出大量高性能活性炭,通过模板技术改变活性炭自身结构,但是使用此种方法成本较高。

第四种方法是采用物理和化学联用的制备方法,极大的提高活性炭比表面积,制备出性能超高的活性炭。

3 活性炭技术应用在水处理各阶段中的方法活性炭对于水处理效果发现并应用的时间较长。

早在二十世纪二十年代,原捷克斯洛伐克就采用活性炭水处理技术。

在六十年代初欧美等地区也开始使用活性炭处理工业废水和饮用水。

并且随着发展活性炭技术不断完善,应用的精细化程度越来越高。

在水处理阶段应用不同的吸附影响因素对水中的物质进行吸附处理。

活性炭化学官能团和比表面积,以及活性炭的pH 值等的因素,以及活性炭在水中的溶解度和浓度等等的情况,对于水处理阶段的不同时期都会有不同的作用。

通过研究表明活性炭自身的吸附能力和自身的比表面积成正比,在饮用水处理中,采用粒径较小的煤质炭对于水中的异味吸附处理效果更佳。

并且通过试验研究表明,活性炭对于亲水性有机物的污染处理效果比疏水性有机物的处理效果要差。

在污染物中,相对分子量相同物质,在采用活性炭处理时,物质疏水性强,采用活性炭处理的效果就要好。

实践证明活性炭能有效去除分子量在500—3000的部分有机物质。

4 活性炭投加位置对水质处理影响4.1 水沉淀前投加活性炭的应用在水处理中混凝沉淀池阶段投加活性炭,在沉淀池水出水质量上会有很大的改观,这种情况适用于水质发生突发污染的状况,例如饮用水质突然发生了藻类,臭味,藻类繁殖产生的毒素等的情况较为适用。

相关处理资料表明投加20mg/L1 活性炭适用饮用水处理的基本性质活性炭色泽呈现黑色,属于固体炭中的一个种类,其自身呈现蓬松且多孔的构造,孔径直径属于微型孔。

改性活性炭去除饮用水中消毒副产物的实验分析摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的各行各业的发展也有了进步。

饮用水作为我们生存必不可少的要素，其质量与我们身体的健康息息相关，随着城市垃圾乱放、工业废水的乱排等原因导致饮用水中污染物不断增加，引发的地方疾病也日益严重。

饮用水氟含量超标会引发人体急性、慢性氟中毒，严重危害人们0身体健康，如何有效地减少、降低饮用水中氟含量具有十分重要的意义。

关键词：改性活性炭；去除饮用水；消毒副产物；实验分析引言随着我国水污染的逐渐加重，饮用水污染问题越显突出，饮用水一方面在江、河、湖可能已受到污染，另一方面在管道运输过程中可能受到二次污染，特别是当致病微生物进入水体中可引发各种疾病。

目前，这些致病微生物的去除主要采用物理、化学等方法去除，液氯具有来源广泛、持续高效、较为经济等优点，因此，液氯消毒是我国当前城市对饮用水消毒的要方法，但液氯会与水中的一些无机物或有机物质发生反应生成一些可以致癌致畸、致突变的中间产物，研究表明目前发现的直肠癌、结肠癌等疾病均与这些中间产物有关，且这些物质严重时可影响人类的生育及繁殖。

针对上述现象，不少净水厂将原本的液氯消毒改为臭氧消毒或氯胺消毒，但采用氯胺消毒后，不少广大学者们在水体中检测出胺类含氮物质，据报道，该物质化学毒性远高于含碳类消毒中间产物，因此，有效的去除饮用水消毒后的副产物胺类含氮物质的方法显得尤为重要。

1重要性消毒作为饮用水处理中最后把关的环节应满足用户龙头水质符合现行的《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006的各项指标要求，并且保证处理水从出水到流入用户龙头的过程中，配水管网内消毒剂有持续消毒作用，防止微生物的再生长繁殖，对处理后的饮用水造成二次污染。

我国水源水质较差，流域广，部分水体受污染较为严重，且不同地区的污染物种类，污染程度各不相同，因此饮用水处理环节十分复杂。

目前，尚没有一种绝对健康安全，不产生消毒副产物的消毒技术适用于所有的水源水质，只能根据不同的水源水质选择较为合适的消毒技术。

改性活性炭对水溶液中氟离子的吸附性能贺志丽;贺志霞;陈瑞琴【摘要】The new adsorbent magnesia modified activated carbon ( MgO-AC) was used to remove fluoride from aqueous solution. The effects of contact time, optimization of adsorbent dosage, pH and temperature on fluoride adsorption efficiency were studied in a batch system. Adsorption reaches equilibrium in 180 min. The optimum dose was fixed as 2. 8 g/L. Solution pH is one of the most important parameters affecting adsorption, and the optimum pH rang of the fluoride adsorption on MgO-AC was 6. 0-8. 0. Fluoride adsorption isotherm was well fitted by the Langmuir model, and the adsorption capacity increases with rising temperature. Kinetic studies showed that the kinetic data were well described by the pseudo-second-order kinetic model. The adsorption mechanism is discussed preliminary. Low cost, and high adsorption capacity indicate that the MgO-AC could be effectively employed as a promising fluoride adsorbent.%选用氧化镁改性活性炭(MgO - AC)为新型吸附剂,用于去除水溶液中的氟离子.系统地研究了反应时间、吸附剂最佳投加量、pH、温度等因素对吸附剂除氟性能的影响情况.反应系统达到吸附平衡的时间为180 min.吸附剂最佳投加量为2.8 g/L.pH值是影响吸附过程的重要因素之一,本研究最佳反应pH范围为6.0 ～8.0.吸附等温线研究发现MgO - AC除氟剂吸附等温线方程均符合Langmuir吸附等温线模型,且吸附量随着温度的升高而升高.吸附动力学研究发现动力学数据较好的的符合伪二级动力学模型.本研究对MgO- AC除氟的机理进行了初步探讨.廉价以及较高的吸附性能等优点表明MgO - AC是一种有实际应用潜力除氟材料.【期刊名称】《武汉工程大学学报》【年(卷),期】2012(034)001【总页数】5页(P43-47)【关键词】吸附;氟离子;氧化镁;活性炭【作者】贺志丽;贺志霞;陈瑞琴【作者单位】武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北武汉430070;青州市市立医院,山东青州,262500;青州市市立医院,山东青州,262500【正文语种】中文【中图分类】X142;X5060 引言氟是人体和动物必须的微量元素之一.适量氟的摄入，可以有效减少龋齿等骨骼疾病的发生.但长期饮用高含氟水，可造成牙齿脱落、骨质疏松、关节僵硬，甚至瘫痪等疾病的发生[1].因此，对水溶液中的氟离子浓度必须控制在一定浓度范围之内.在中国，饮用水中氟离子浓度的安全界定范围为不高于1.0 mg/L.在众多的除氟方法中[2-6]，吸附法因操作简单、实施方便、原材料范围广而成为应用最广、研究较多的除氟方法.镁氧化合物对无机离子具有良好的吸附性能，且具有无毒性、和低溶出率等特性，在去除水中的有害物质的同时还不会造成二次污染[7-8].活性炭作为一种具有显著吸附性能，巨大比表面积，发达的孔隙结构和稳定化学性质的吸附材料广泛应用在给水处理技术中.直接采用活性炭吸附除氟，其效果并不显著[9].本研究结合两者的优点，将氧化镁负载到活性炭表面，研究其对水体中氟离子的去除性能.1 实验1.1 材料所采用的实验药剂均为分析纯，F-储备液由NaF配制，实验用水为去离子水.活性炭基质为无烟煤，使用前用0.1M的HCl溶液进行酸洗脱矿预处理.1.2 实验方法1.2.1 吸附剂的制备称取一定质量的MgCl2·6H2O，配制0.3 M的MgCl2溶液备用.将预处理的活性炭与配制好的MgCl2溶液按质量(g)与体积(mL)比为1∶30的比例混合，于30°C下震荡10 h后静置20 h；将上述混合液离心、分离、烘干后浸泡于1 M的NaOH溶液中24 h，然后离心洗涤至中性，烘干得前驱物；将得到的前驱物按固液比1∶4的比例浸泡于3M的ZnCl2活化液中不少于8 h，之后洗涤至无氯离子，最后于120 ℃；下烘干制得活性炭负载氧化镁(MgO-AC)除氟剂.1.2.2 分析方法采用JSM-5610LV型环境扫描电镜对活性炭负载氧化镁前后样品进行表面形态分析.F-检测方法采用离子选择电极法(GB7484-87)法.定量分取一定浓度的NaF溶液于聚乙烯烧杯中，加入一定量MgO-AC，搅拌，使吸附充分反应后，离心分离，取上清液，用盐酸或乙酸钠调节溶液至中性，加入10 mL TISABⅠ(总离子强度调节缓冲溶液)，搅拌均匀，测定电位值，计算水中F-的残留量，换算成吸附剂的吸附量或者F-的去除率.改变实验条件，按照上述方法测定不同实验条件对吸附量或去除率的影响状况.2 结果与讨论2.1 SEM分析图1是活性炭负载氧化镁前后SEM照片，可以看出，负载前后活性炭表面形貌发生明显变化.负载后，活性炭表面出现了很多白色颗粒，它们是镁化合物的颗粒，表明氧化镁成功的负载到了活性炭表面.负载后，活性碳孔道逐渐对外开放.可见，氧化镁的加入使活性炭炭表面形成更多的活性点，有助于活性炭孔结构的发育，增大活性炭的比表面积，增强吸附剂吸附性能.图1 活性炭(a)和MgO-AC (b)的电子扫描照片Fig. 1 SEM images of (a) activated carbon and (b) MgO-AC.2.2 吸附动力学分析吸附动力学反映的是吸附过程中吸附随时间变化的情况.通过动力学的研究不仅可以预测吸附质的迁移规律及吸附质与吸附剂之间的动态相互作用，而且从动力学数据中可以更好的理解吸附机理.目前常采用伪一级动力学模型(Pseudo-first-order model)和伪二级动力学模型(Pseudo-second-order model)来描述和分析溶液中的动力学过程[10-12].伪一级动力学模型方程为[10]：ln(qe-qt)=lnqe-klt(1)式(1)中：qt为t时吸附量(mg/g)，qe为平衡时吸附量(mg/g)，t为吸附时间(min)，k1为一级吸附速率常数(1/min).伪二级动力学模型方程为[11-12]：(2)式(2)中：qt为t时吸附量(mg/g)，qe为平衡时吸附量(mg/g)，t为吸附时间(min)，k2为二级吸附速率常数(g/(mg min)).图2是在氟化钠溶液初始质量浓度为10～70 mg/L，吸附剂投加量为2.8 g/L，溶液初始pH值为7.0的条件下测定的.由图2可见，吸附初始，氟离子在MgO-AC上的吸附速度很快，吸附量随接触时间增加而快速增大，随着时间的延长，吸附量增加减缓，180 min后吸附趋于平衡.同时发现，氟离子的初始浓度对吸附平衡时间无影响.因此，后续试验所采用的反应时间均为180 min.图2 MgO-AC吸附氟离子动力学曲线Fig. 2 Test of kinetic model for the adsorption of fluoride with MgO-AC.分别利用伪一级、伪二级动力学方程对动力学实验数据进行拟合.拟合结果如表1所示.对反应动力学模型拟合的效果，伪一级吸附动力学拟合的相关系数(R2)较低，并且计算所得平衡吸附量qe,cal远低于实验值qe,exp.而伪二级动力学方程拟合线性相关性很好，通过伪二级吸附动力学方程计算出的qe,cal与qe,exp相近，说明伪二级动力学模型包含的吸附过程，能够更为真实的反应染料在MgO-AC复合材料上的吸附机理.表1 不同质量浓度下MgO-AC除氟伪一级动力学及伪二级动力学方程参数Table 1 Kinetic parameters of pseudo-second-order and pseudo-first-orderforthe adsorption of fluoride with different concentrations by MgO-AC.C0/(mg/L)qe,exp/(mg/g)伪二级动力学系数伪一级动力学系数qe,cal/(mg/g)k2/(1/mi n)R2qe,cal/(mg/g)k1/[g/(mg·min)]R2103.299 773.692 490.010 100.992 52.847 8950.019 490.955 1204.202 224.566 420.009600.991 03.245 8590.017 020.964 2305.011 375.409 790.008 860.99143.829 0630.017 790.959 4405.286 245.658 990.009 600.993 03.905 6730.018 590.949 7505.515 395.859 600.009 770.992 83.864 3370.017 530.955 1705.524 135.865 100.010 650.994 73.837 7640.018 920.962 12.3 吸附等温线吸附等温线常被用来描述吸附质在溶液与吸附剂之间的平衡分配.常见的吸附理论模型有Langmuir和Frundlich两种类型.Langmuir是根据一定的理想化假定推导的，是纯经验公式.Langmuir吸附等温式可以表达为[13]：(3)式(3)中：Ce为溶液中氟离子浓度(mg/L)，qe为实际吸附量(mg/g)，Q0为吸附剂的最大吸附量(mg/g),b为与温度、吸附过程烩变有关的常数(L/mg). Frundlich吸附等温式可表达为[14]：(4)式(4)中：Ce为溶液中氟离子浓度(mg/L), qe为实际吸附量(mg/g), k为与温度、吸附剂比表面积等因素有关的常数，n为与温度等因素有关的常数.分别将0.28g MgO-AC加入到100 mL不同浓度的氟化钠溶液中，180 min后测定溶液温度对吸附剂吸附性能的影响.结果分别列于图3.从图中可以看出，吸附量随着温度的升高而增大.利用Langmuir和Frundlich吸附等温式进行拟合，结果列于表2.由表2可知，Langmuir吸附等温式拟合相关系数R2≥0.995，且理论最大吸附量接近于实际最大吸附量，表明MgO-AC的吸附等温式符合Langmuir方程，为Langmuir吸附模式，随着吸附温度的提高，吸附容量增大，可见提高温度有利于吸附的进行.图3 不同温度下的吸附等温线Fig. 3 Adsorption isotherms for the adsorption of the fluoride at different temperatures.表2 MgO-AC吸附氟离子的Langmuir 和Freundlich吸附等温线参数Table 2 Parameters of Langmuir isotherms and Freundlich isotherms for the fluoride on the MgO-AC.温度/ KLangmuir 等温线Freundlich等温线Q0/(mg/g)b /(L/g)R2KF/[(mg/g)(L/mg)1/n]nR23035.702 60.565 40.998 23.385 4277.663 40.96703136.750 40.425 40.996 43.691 5636.828 30.961 73237.220 70.423 00.995 04.155 6967.795 40.945 82.4 投加量对氟离子去除率和吸附剂吸附性能的影响取100 mL质量浓度为10 mg/L的氟化钠溶液若干份分别放入塑料烧杯中，分别加入不同质量的MgO-AC， 180 min后测定水中氟离子的去除率，结果如图4所示.由图4可见，水溶液中氟离子的去除率随着吸附剂投加量的增大而增大，当投加量为2.8 g/L时，去除率达92.4 %，出水氟离子质量浓度为0.76 mg/L，达到饮用水标准，此时，吸附量为3.3 mg/g.之后，随着投加量的增加去除率增加缓慢，而吸附量却在不断下降.从经济的角度，此反应体系的最佳投加量为2.8 g/L.图4 吸附剂投加量对吸附剂吸附性能和氟离子去除率的影响Fig. 4 Effect of dosage on the adsorption of MgO-AC and fluoride removal percentage. 2.5 溶液pH对吸附容量的影响及吸附机理初探通常，溶液的pH值对吸附质和吸附剂的表面电荷以及表面的反应官能团的结构都有很大影响，从而对吸附量的大小起着重要作用.图5给出了溶液pH对除氟效果的影响.由图5可见，在pH<7.0的时候，吸附量随着pH的上升而上升，最大吸附量出现在pH =7.0左右.图5 初始pH值对吸附剂吸附性能的影响Fig. 5 Effect of initial pH on the adsorption of MgO-AC对比单纯酸处理的活性炭和MgO-AC的SEM图可以看出MgO-AC表面较之单纯酸处理的活性炭变得粗糙，颗粒表面出现了许多大的空洞，这是造成吸附量提高的一个原因.此外，pH值在3.0～7.0时，MgO-AC的表面带正电荷，在水中的F-与MgO-AC之间形成离子交换吸附[15]，从而进一步增加了改性活性炭的吸附能力.对镁基吸附剂的研究表明[16]，吸附剂中形成的氧化物在水中形成了水合氧化物，其在水体中吸附阴离子的机理主要是阴离子配位体的交换，离子交换性能主要是由于其大量的表面羟基的作用：-Mg-OH+F-—-MgF+OH-.由图5可知，MgO-AC在强酸性和强碱性条件下除氟效率降低，可能的原因是酸性溶液中有部分F-以HF形式存在；在碱性条件下，溶液中存在大量的OH-产生同离子效应，抑制了F-的取代吸附，导致除氟率下降.3 结语a.用MgO-AC进行除氟实验，吸附材料最佳投加量为2.8 g/L，吸附达到平衡的时间为180 min.b.伪二级动力学方程可以较好地拟合MgO-AC对氟离子的吸附过程.ngmuir模型可以较好的拟合MgO-AC对氟离子的吸附等温线，线性相关在0.995以上，说明该吸附是一个自发进行的吸热过程，提高吸附温度有利于吸附的进行.d.水溶液初始pH对MgO-AC吸附性能影响较大.在pH=6.0～8.0时，吸附剂吸附量较大.参考文献：[1] Sehn P. Fluoride removal with extra low energy reverse osmosis membranes: three years of large scale experience in Finland[J]. Desalination, 2008, 223(1-3): 73-84.[2] Meeenakshi S, Viswanathan N. Identification of selective ion-exchange resin for fluoride sorption[J]. J Colloid Interface Sci, 2007, 308(2): 438-450.[3] Yang M, Zhang Y, Shao B, et al. Precipitative removal of fluoride from electronics wastewater[J]. J Environ Eng, 2001, 127(10): 902-907.[4] Ku Y, Chiou H M, Wang W. The removal of fluoride ion from aqueous solution by a cation synthetic resin[J]. Sep Sci Technol, 2002, 37(1): 89-103.[5] 熊祥祖, 徐彪, 胡利峰, 等. 磷复肥生产含氟废水处理[J]. 武汉工程大学学报,2011, 33(2): 28-30.[6] Amor Z,Bariou N, MameriN, et al. Fluoride removal from brackish water by electrodialysis[J], Desalination, 2001, 133: 215-223.[7] Maliyekkal S M, Anshup, Antony K R, et al. High yield combustion synthesis of nanomagnesia and its application for fluoride removal[J]. Science of the Total Environment, 2010, 408 (10): 2273-2282.[8] 魏海英, 张英杰, 陈艳红, 等. 活性氧化镁处理高氟水的实验研究 [J].环境科学与管理, 2010, 35(11): 46-49.[9] Daifullah A A M, Yakout S M, Elreefy S A. Adsorption of fluoride in aqueous solutions using KMnO4-modified activated carbon derived from steam pyrolysis of rice straw[J]. Journal of Hazardous Materials, 2007,147(1-2): 633-643.[10] Lagergren S. Zur theorie der sogenannten adsorption geloster stoffe[J]. Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar, 1898, 24, 1-39. [11] Blancharda G, Maunayea M, Martin G. Removal of heavy metals from waters by means of natural zeolites[J]. Water Res, 1984, 189(12): 1501-1507.[12] Ho Y S, McKay G. Sorption of dye from aqueous solution by peat[J]. Chem Eng J, 1998, 70(2): 115-124.[13] Langmuir I. The constitution and fundamental properties of solids and liquids[J]. J Am Chem Soc, 1917, 39(9): 1848-1906.[14] Freundlich H. Über die adsorption in lösungen[J]. Z Phys Chem, 1906, 57, 385-470.[15] Sundaram C S, Viswanathan N, Meenakshi S. Defluoridation of waterusing magnesia/chitosan composite[J]. Journal of Hazardous Materials, 2009, 163(2-3): 618-624.[16] Maliyekkal M S, Sanjay S, Ligy P, et al. Enhanced fluoride removal from drinking water by magnesia-amended activated alumina granules[J]. Chemical Engineering Journal, 2008, 140(1-3): 183-192.。

实验三活性炭静态吸附实验一、实验目的1、通过实验加深理解活性炭吸附的基本原理2、掌握用间歇式静态吸附法确定活性炭等温吸附式的方法二、实验原理活性炭具有良好的吸附性能和化学稳定性，是目前国内外应用较广泛的一种非极性的吸附剂。

由于活性炭为非极性分子，因而溶解度小的非极性物质容易被吸附，而不能使其自由能降低的污染物既溶解度大的极性物质不易被吸附。

在一定的温度条件下，当存在于溶液中的被吸附物质的浓度与固体表面的被吸附物质的浓度处于动态平衡时，吸附就达到平衡。

活性炭在溶液中达到吸附平衡时，活性炭的吸附能力以吸附容量q表示：q=X/M=V(Co-C)/M吸附现象通常以实验数据为依据,用费兰德利希(Fruendlich)等温吸附线来表示：费兰德利希等温吸附线的方程为；X/M=kC1/nLgX/M=1/n lgC+lgK以吸附量（X/M）的对数（lgX/M）为纵坐标，以被吸附物质的浓度C 的对数lgC为横坐标，绘制等温吸附曲线，图解可得到一直线, 直线的斜率为1/n, 截距为K,从而由实验得出等温吸附方程式。

三、实验仪器、设备与药品1、恒温震荡器2、分光光度计3、三角烧杯250ml4、颗粒状活性炭6、天平、滤纸、漏斗等四、实验步骤1、苯酚的标准曲线实验2、分别取0、50、100、200、300、400mg活性炭于6个250ml烧杯中；3、在以上6个烧杯中分别加入100ml含酚废水(C=10mg/L)，用搅拌器搅拌1h；4、将水样过滤，按照苯酚的测定方法测其浓度。

记录并计算数据五、数据处理与分析表3-2 活性炭吸附实验结果以吸附量（X/M）的对数（lgX/M）为纵坐标，以苯酚浓度C的对数lgC为横坐标，绘制等温吸附曲线，线性回归后写出等温吸附方程式。

粉末活性炭吸附技术在饮用水处理上的研究进展粉末活性炭具有很强的吸附性能，对水中的色、嗅、味、有机物等去除效果明显。

这里介绍了活性炭的制作、用途、分类和构成等，并对粉末活性炭在饮用水处理中的应用进行了阐述。

粉末活性炭饮用水吸附TQ424.1 A1672-5158（20__）07-0044-011 粉末活性炭简介活性炭可由含碳物质（如木材、锯末、椰壳、果壳、煤以及焦炭等）经炭化和活化后制成，经高温炭化和活化后的活性炭具有稳定的化学性能，能耐强酸或强碱，能经受住水浸、高温、高压的作用，且不易破碎[1]。

根据其外观形状、制造方法及用途等不同，有多种分类方法。

从外观形状上，活性炭可分为粉末活性炭、颗粒活性炭、破碎状炭等。

作为多孔性吸附剂的活性炭基本上是非结晶性物质，它由微细的石墨状微晶和碳氢化合物部分构成。

其固体部分之间的间隙形成孔隙，给予活性炭所特有的吸附性能。

活性炭具有多种机能的最主要原因在于其多孔性结构。

活性炭中具有各种孔隙，不同的孔径能够发挥出与其相应的功能。

微孔（孔隙直径<2nm）比表面积很大，呈现出很强的吸附作用；中孔（直径2-50nm）可以起到通道和吸附的作用；大孔（直径>50nm）主要是溶质到达活性炭内部的通道，还可以通过微生物在其中的繁殖，使无机的碳材料发挥生物质功能。

2 粉末活性炭在饮用水处理中的应用自1929年美国芝加哥市一水厂用粉末活性炭去除嗅味开始，粉末活性炭用于给水处理已有80多年的历史，是水处理中最常用的吸附剂。

其对水中的色、嗅、味去除效果明显，对农药、酚类和卤代烃等消毒副产物及其前体物均有较强的吸附能力，特别适合受突发性水污染影响及原水水质季节性变化较大的水厂 [2]。

美国环保署有关饮用水标准的有机污染物指标中，有51项将活性炭应用列为最有效处理技术[3]。

粉末活性炭吸附水中溶质分子是一个十分复杂的过程，是由分子间力、化学键力和静电引力所形成的物理吸附、化学吸附和离子交换吸附综合作用的结果。

饮用水深度处理活性炭工艺水质安全性研究的开题报告1. 研究背景：饮用水是生产和生活中不可或缺的重要物质，其水质安全一直是社会关注的焦点之一。

而在实际水源中，含有较多的有机物和其他污染物，这些杂质物如果不被去除，就很容易对人们的健康产生严重危害。

因此，针对饮用水中的杂质物，目前广泛采用的方法是深度处理活性炭工艺，但对于其水质安全性的研究还需进一步深入。

2. 研究内容：本研究将以饮用水深度处理活性炭工艺为研究重点，结合实验室模拟和实际水样分析等一系列分析手段，以研究活性炭处理前后饮用水的水质安全性，探究处理过程中不同情况、不同杂质物对水质变化的影响，并对其处理效果和水质变化规律进行详细研究，最终输出有效的饮用水深度处理活性炭工艺水质安全性研究报告，并提出相应的水质监测建议。

3. 研究目的：通过对饮用水深度处理活性炭工艺进行水质安全性研究，旨在研究该工艺去除水中有机物和其他污染物的效果以及水质的变化规律，为饮用水安全生产提供科学依据，为饮用水行业和相关部门提供技术支持，有效保障公众健康。

4. 研究方法：(1) 选择符合要求的实验室模拟和实际水样进行分析：通过对水源的样本采集和对各种杂质物的筛选，确定试验的水质来源，以保证实验结果具有代表性和可重复性。

(2) 采用分光光度法、气相色谱法、高效液相色谱法等分析手段：基于深度处理活性炭工艺对水源中污染物去除的效率，结合多种水质检测手段，对处理前后水质变化进行分析研究，并定量分析水源中各种有害成分的含量变化情况。

(3) 结合相关理论及实验数据分析研究结果：在实验及模拟处理过程中，结合实验室模拟水和实际水样媒体进行处理，并采用一系列定量分析方法，及时评价处理工艺效果，探究处理技术对水质安全性的影响，总结经验和教训，提出处理技术优化的建议。

5. 研究意义：本研究旨在探究饮用水深度处理活性炭工艺的水质安全性，为饮用水安全行业提供相关技术支持，推动治水工作的深入开展，有利于消除水源污染物对人类健康带来的危害，提高国家的水资源利用效率，促进经济发展和社会进步。

家用饮水电过滤器中活性炭的应用及其吸附效果引言：随着人们对于饮水质量的关注度不断增加，家用饮水电过滤器的需求也逐渐上升。

家用饮水电过滤器中的活性炭作为一种重要的过滤材料，具有良好的吸附效果，被广泛应用于家庭饮水过滤设备中。

本文将重点讨论家用饮水电过滤器中活性炭的应用及其吸附效果。

1. 活性炭的基本介绍活性炭是一种有机材料，在制备过程中，通过高温处理和物理或化学活化的方法，使其具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积。

这种孔隙结构和比表面积使活性炭具有优异的吸附性能，可以吸附水中的有机物、重金属离子和残余氯等有害物质。

2. 家用饮水电过滤器中活性炭的应用家用饮水电过滤器中的活性炭通常位于过滤器的最后一个阶段，作为最后一道防线，用来进一步净化水质。

其应用主要有以下几个方面：2.1 吸附有机物活性炭因其特殊的孔隙结构，能够吸附水中的有机物质，如农药、化工废料、异味物质等。

这些有机物质对人体健康有较大的危害，通过活性炭的吸附作用，可以有效去除水中的有机污染物，提高饮用水的水质。

2.2 吸附重金属离子水中常含有一些重金属离子，如铅、汞、铬等。

这些重金属离子对人体健康有潜在的毒性。

活性炭通过其孔隙结构和吸附性能，能够有效去除水中的重金属离子，减少其对人体的伤害。

2.3 去除残余氯自来水中常含有一定浓度的氯，这是为了消除细菌和病毒而加入的消毒剂。

然而过多的氯对人体健康也并不利。

活性炭能够吸附水中的氯，降低水中余氯的浓度，使饮用水更加安全健康。

3. 活性炭吸附效果及影响因素活性炭的吸附效果受到多种因素的影响，包括活性炭的孔隙结构、比表面积、颗粒大小等。

此外，温度、pH值、溶液中物质浓度等也会对吸附效果产生一定影响。

3.1 孔隙结构与比表面积活性炭的孔隙结构决定了其吸附性能，通常分为微孔、介孔和宏孔三类。

微孔是活性炭中最主要的孔隙类型，其孔径一般在0.7-2nm之间。

比表面积越大，吸附能力越强。

3.2 颗粒大小活性炭颗粒的大小对吸附效果也具有一定影响。