改性颗粒活性炭对水中溴酸根的吸附特性研究

活性炭改性方法及其在水处理中的应用一、本文概述活性炭，作为一种广泛应用的吸附剂，因其高比表面积、优良的吸附性能和化学稳定性，在水处理领域扮演着重要角色。

然而，原始的活性炭在某些特定应用场合下可能表现出吸附容量有限、选择性不高等不足，这就需要对活性炭进行改性，以提高其在水处理中的性能。

本文旨在探讨活性炭的改性方法，并分析改性活性炭在水处理中的应用及其效果。

我们将详细介绍活性炭的改性方法，包括物理改性、化学改性和生物改性等多种方法，并阐述其改性原理和效果。

接着，我们将通过案例分析，探讨改性活性炭在水处理中的实际应用，如去除重金属离子、有机物和色度等。

我们将对改性活性炭在水处理中的应用前景进行展望，以期为推动活性炭在水处理领域的应用和发展提供参考。

二、活性炭基础知识活性炭，作为一种多孔性的炭质材料，因其独特的物理和化学性质，被广泛应用于各种领域，尤其是水处理领域。

其基础知识的掌握对于理解活性炭的改性方法以及在水处理中的应用至关重要。

活性炭主要由碳、氢、氧、氮、硫和灰分组成，其中碳元素含量一般在80%以上。

活性炭的多孔结构赋予了其巨大的比表面积和优异的吸附性能。

活性炭的孔结构包括大孔、中孔和微孔，这些孔的存在使得活性炭能够吸附分子大小不同的各种物质。

活性炭的吸附性能主要取决于其表面化学性质和孔结构。

表面化学性质包括表面官能团的种类和数量，这些官能团可以影响活性炭与吸附质之间的相互作用力，从而影响吸附效果。

孔结构则决定了活性炭的吸附容量和吸附速率。

活性炭的制备方法多种多样，包括物理活化法、化学活化法和化学物理联合活化法等。

不同的制备方法可以得到不同性质的活性炭，从而满足不同应用场景的需求。

在水处理领域，活性炭主要用于去除水中的有机物、重金属离子、色度、异味等污染物。

其吸附过程包括物理吸附和化学吸附，通过这两种吸附方式的共同作用，活性炭可以有效地净化水质，提高水的饮用安全性。

活性炭的基础知识包括其组成、结构、性质、制备方法和应用等方面。

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。

活性炭的改性及吸附性能的报告，800字
活性炭是一种具有广泛应用的环境保护材料，它可以有效吸附污染物，如气体、液体和固体。

活性炭的改性与吸附性能在环境保护方面具有重要意义。

本文研究了活性炭的改性及其吸附性能。

活性炭的改性是在活性炭的基础上附加各种表面活性剂，改变活性炭的物理和化学性质，以实现优化性能和有效应用。

常用的改性方法有氯离子水解改性、嵌入改性、外层改性和复合改性等。

这些改性方法都可以改变活性炭的结构，提高它的表面硬度、比表面积和吸附性能。

活性炭的吸附性能是指它能够有效吸附污染物，一般分为物理吸附和化学吸附两种。

物理吸附是由活性炭表面的尺寸大小、形貌、pH值、温度及物质的分子结构而产生的，它主要是通过偶然的力作用来吸附污染物。

化学吸附是指污染物与活性炭表面发生化学反应，以形成无毒无害的自然反应物，从而实现净化环境的效果。

活性炭的改性及其吸附性能对环境保护具有重要意义，它可以有效清除空气中的VOCs，净化水源，降低污染物的毒害，保护环境。

研究人员正在研究不同改性方法及其吸附性能，提出不同的改性方法，以实现更高的吸附性能和净化环境的效果。

因此，活性炭的改性及其吸附性能是环境保护方面非常重要的一个课题，未来研究将有助于推进活性炭吸附技术的发展，更好地保护环境。

活性炭吸附实验报告一、实验目的活性炭处理工艺是运用吸附的方法来去除异味、色度、某些离子以及难生物降解的有机物。

在吸附过程中，活性炭的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速率，被吸附物质浓度对吸附也有影响。

此外，PH值的高低、温度的变化和被吸附物质的分散程度也对吸附速率有一定的影响。

本实验采用活性炭间隙和连续吸附的方法确定活性炭对水中某些杂质的吸附能力。

通过本实验，希望达到以下目的：1、加深理解吸附的基本原理；2、掌握活性炭吸附设备操作步骤，包括吸附工作过程和再生过程。

二、实验原理吸附是发生在固-液（气）两相界面上的一种复杂的表面现象，它是一种非均相过程。

大多数的吸附过程是可逆的，液相或气相内的分子或原子转移到固相表面，使固相表面的物质浓度增高，这种现象就称为吸附；已被吸附的分子或原子离开固相表面，返回液相或气相中去，这种现象称为解吸或脱附。

在吸附过程中，被吸附到固体表面上的物质称为吸附质，吸附吸附质的固体物质称为吸附剂。

活性炭吸附就是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。

活性炭吸附的作用产生于两个方面：一方面由于活性炭内部分子在各个方面都受着同等大小而在表面的分子则受到不平衡的力，这使其他分子吸附于其表面上，此过程为物理吸附；另一方面是由活性炭与被吸附物质之间的化学作用，此过程为化学吸附。

活性炭的吸附是上述两种吸附综合的结果。

当活性炭在溶液中吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内活性炭吸附的数量等于解吸的数量时，被吸附物质在溶液中的浓度和在活性炭表面的浓度均不再变化，而达到了平衡。

此时的动态平衡称为活性炭吸附平衡。

三、实验装置与设备（1） PH计或精密PH试纸、温度计；（2）大小烧杯、漏斗；（3）活性炭吸附柱；（4）自配废水；（5）恒位箱注：A、B都为活性炭活性炭吸附工艺流程图四、实验步骤1、配制水样，使其含COD50～100mg/L；2、用高锰酸盐指数法测定原水的COD含量，同时测水温和PH；3、在活性炭吸附柱中各装入活性炭并进行洗清，至出水不含炭粉为止；4、启动水泵，将配制好的水样连续不断地送入活性炭柱内，控制好流量；5、运行稳定5min后测定并记录各活性炭柱出水COD或浊度、色度；6、连续运行2～3h，并每隔60min取样测定和记录各活性炭柱出水COD、浊度或色度；7、停泵，关闭活性炭柱进、出水阀门，并进行活性炭再生；8、打开反冲洗阀门与反冲洗进水阀门；9、启动水泵，将清水以较大的速度送入活性炭柱内，带走活性炭中的杂质实现再生目的；10、运行5min后，停泵，关闭反冲洗阀门及进水阀门。

改性生物炭对水中磷酸盐的吸附作用改性生物炭是一种常用的环境友好型吸附剂，由原生动植物组织经过改性处理而得到，具有多种吸附性能强的特征，可以有效地对水中的磷酸盐进行吸附，为环境污染的修复提供新的方法。

一、改性生物炭的特性1、表面结构特性：改性生物炭核糖格层表面空间结构特殊，表面特殊孔隙构造，孔隙大小小于1微米，有大量活性位。

2、化学性质特性：改性生物炭具有较高的羟基、硫醛基、氯醛基、羧基等活性基团。

它们能够活化水中的阴离子离子，从而实现对磷酸盐的吸附。

3、物理性质特性：改性生物炭的体积和比表面积都比原生生物炭小，表面更加活跃，吸附和堆积能力更强，吸附效率高。

二、改性生物炭对水中磷酸盐的吸附作用1、实验：为了验证改性生物炭对水中磷酸盐的吸附作用，可以采用现有的吸附实验方法，如利用改性生物炭和不同浓度的磷酸盐溶液进行搅拌，然后进行定时吸附实验，测量改性生物炭对磷酸盐的吸附量，计算吸附率。

2、吸附机制：改性生物炭的表面孔结构特性使其能够对水中的磷酸盐（H2PO4-，HPO42-，PO43-）产生吸附作用，当磷酸盐进入改性生物炭的空间配位层时，它们将与改性生物炭的氢键基团发生化学反应，吸附在表面上，它们能够牢牢锁定在沉积在表面上并阻止其再次溶解，从而实现对磷酸盐的吸附。

3、吸附效果：实验表明，改性生物炭对水中磷酸盐的吸附率可达99%以上，能够极大地提高磷酸盐在水中移除率，为环境污染物的修复提供了有效的手段。

三、改性生物炭的应用1、污染物的移除：改性生物炭具有优异的吸附性能，可以有效地移除水体中的污染物，尤其是对磷酸盐具有较高的移除效率，是一种常用的环境友好型吸附剂，可用于水体污染物的处理和移除。

2、生物炭催化剂：改性生物炭具有较优异的催化性能，可用于低品位反应、水热反应等，以及有机反应，例如环氧化反应、代谢途径反应、耗氢反应、羟基化反应等，可以作为有效的催化剂，提高反应效率、改善反应条件。

3、生物质制备：改性生物炭有自主催化的作用，可以生成新的生物质，可以应用于可再生能源、药物制备等领域，有利于进一步实现可持续发展。

化学法去除饮用水中溴酸盐的研究进展溴酸盐是一种常见的水质污染物，通常由于地下水或水源地中的溴酸盐化合物的存在而引起。

溴酸盐在高浓度下对饮用水的安全性构成威胁，因此需要采取有效的方法来去除它。

在过去的几十年里，许多研究人员对饮用水中溴酸盐的去除进行了广泛的研究。

以下是一些关于溴酸盐去除的主要研究进展：1. 活性炭吸附：活性炭是一种常用的吸附剂，可以有效地去除饮用水中的有机污染物和溴酸盐。

研究表明，活性炭对溴酸盐的吸附性能受活性炭的孔径分布、表面化学性质和溶液条件的影响。

通过调整活性炭的性质和溶液条件，可以提高其去除溴酸盐的效果。

2. 膜分离技术：膜分离技术包括微滤、超滤、反渗透和纳滤等，可以有效地去除水中的颗粒物和溶解有机物。

研究表明，反渗透膜对溴酸盐的去除效果较好，可以将溴酸盐的浓度降低到安全的水平。

通过改变膜的材料和结构，可以进一步提高膜分离技术对溴酸盐的去除效果。

3. 化学沉淀法：化学沉淀法是一种常用的水处理技术，可以通过添加适当的沉淀剂将水中的污染物沉淀出来。

研究表明，添加钙离子、氯化铁或氢氧化铁等沉淀剂可以有效地去除水中的溴酸盐。

通过调整沉淀剂的投加量和pH值，还可以提高化学沉淀法对溴酸盐的去除效果。

4. 生物降解法：生物降解法利用微生物或酶的作用来降解水中的有机污染物和溴酸盐。

研究表明，某些细菌和酶可以有效地降解溴酸盐，从而实现饮用水中溴酸盐的去除。

通过优化生物降解的操作条件，还可以进一步提高溴酸盐的去除效果。

针对饮用水中溴酸盐的去除，化学法是一种常见且有效的方法。

未来的研究可以进一步探索利用新型吸附剂、膜材料和生物技术等进行溴酸盐的去除，以提高水质的安全性。

颗粒活性炭吸附实验报告一、实验目的利用碳柱实验来确定颗粒活性炭对瀛州化工不同废水在不同状态下去除COD和脱色的处理能力。

二、废水简介需要做小试废水的有：芬顿出水共4种、对硝废水：邻氟废水=1:0.5混合水、对硝废水：邻氧废水二1:0.5缩合水、邻鼠车间硝化废酸。

1、DASA混合废水为黑色，COD为：20000mg∕L左右,PH为1。

2、二蔡酚废水为黄色，CoD为：500mg∕L左右。

三、活性炭介绍1.样品规格：8x30目2.碘值：1251mg∕g3.亚甲蓝:256mg∕g4.水分：1.89%5.灰分：9.97%四、实验仪器1-蠕动泵：1台6.柱子总数：2根7.铁架台：1套8.硅胶管：5米五、实验条件1.活性炭装柱质量：200g∕根2.进水流量：1.6L∕h3.接触时间：15~30min4.走料温度：常温六、实鹭工艺计量测COD 测COD原水--- -- 第一吸附柱 ------ 第二吸附柱------- 出水七、实验过程二蔡酚共有以下几种处理方案:1.调节PH为8,吸附。

5.调节PH为3,吸附。

八、实验数据DASA混合废水开始活性炭吸附，装炭两根，每根500g。

每根炭柱停留时间20分钟。

一脱后，调节PH到8,溶液中亚铁离子沉淀，压滤,再吸附二脱，每根200g。

每根炭柱停留时间6分钟。

二蔡酚开始活性炭吸附，装炭两根，每根200g。

每根炭柱停留时间8分钟。

八、实验结论：DASA废水：一脱共运行18小时，10OOg活性炭处理水量28.8L,1号炭柱6.5个小时后颜色由无色开始越来越深，2号炭柱12个小时由无色开始越来越深，到18个小时，停止运行。

期间第一炭柱50Og活性炭共吸附COD理论405g,烘炭共410.44g。

二脱共运行IL5小时,400g活性炭处理水量18.4L,运行期间没有颜色变化，始终澄清透明。

期间第一炭柱20Og活性炭共吸附C0D248.23g,第二炭柱20Og活性炭共吸附230.54g0二蔡酚废水：共运行23小时，40Og活性炭处理水量36.8L,1号炭柱15个小时后颜色由无色开始变黄，20个小时2号炭柱由无色开始变黄，到23个小时，停止运行。

改性颗粒活性炭去除溴酸根机理研究1 引言溴酸盐是臭氧氧化含溴原水产生的副产物(Krasner et al., 1993).美国环境保护署(USEPA)将溴酸盐划分为潜在致癌物，并规定最大容许浓度(MCL)为10 μg · L-1(USEPA，1999)，我国最新颁布实施的《生活饮用水卫生标准(GB 5749—2006)》将溴酸根列入常规水质检查指标，并规定限值为10 μg · L-1.溴酸根在环境中性质稳定，不易分解，一旦形成通过常规工艺去除的难度大.目前减少溴酸根的方法主要有3类，即去除前体物溴离子、控制溴酸根的生成以及溴酸根的去除.控制溴酸根的生成主要从溴酸根的产生途径控制其生成，包括调节原水pH，投加硫酸铵，投加H2O2，减少臭氧投加量，改进臭氧接触方式等(Marhaba et al., 2003).这些方式在生产实践中成本较高，可操作性差，同时可能对臭氧氧化效果有降低作用.溴酸根去除措施有Fe(0)还原(Wang et al., 2009)、离子交换(Wisniewski et al., 2010)、膜技术(Listiarini et al., 2010)、生物降解(Davidson et al., 2011)、活性炭吸附还原(Wang et al., 2010)、新型吸附剂吸附(Zhong et al., 2013; He et al., 2012; Xu et al., 2012;Bhatnagar et al., 2012)等.其中活性炭吸附工艺以其构造简单、成本低廉、易于操作等优势受到广泛关注，但活性炭对溴酸根的吸附性能还有待提高.研究表明，活性炭的物理化学性质对其吸附溴酸根有较大影响，活性炭表面碱性官能团含量大、等电点高有利于溴酸根的吸附(Huang et al., 2008).表面活性剂可以改变活性炭表面电荷特性，利用表面活性剂改性活性炭以提高其高氯酸根吸附能力的研究国内外已有报道(Xu et al., 2011;Parette et al., 2005)，如利用阳离子表面活性剂化十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)改性后，高氯酸根饱和吸附容量提高1.1倍以上(Xu et al., 2011)，但是利用表面活性剂改性活性炭吸附溴酸根的研究较少，不同文献报道的去除效果差别较大(Chen et al., 2012; Farooq et al., 2012).本文介绍了阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶改性颗粒活性炭的方法及改性颗粒活性炭去除BrO-3的特性，包括初始浓度、pH、共存离子等因素的影响，并进行吸附动力学和热力学分析，初步探讨了改性颗粒活性炭去除溴酸根的机理.2 材料与方法2.1 试验材料试验所用活性炭为木质颗粒活性炭(16~30目)，使用前用去离子水清洗，然后在60 ℃烘24 h备用.试验所需药剂均为分析纯，由相应的钠盐配制1000 mg · L-1的BrO-3、SO2-4、CO2-3、PO3-4和NO-3标准储备液，不同浓度的溶液均由标准储备液稀释而成.改性物质氯化十六烷基吡啶一水合物(1-Hexadecylpyridinium Chloride Monohydrate，或Cetylpyridinium Chloride，CPC)为Adamas化学试剂，分析纯.表 1 为CPC的结构和性质，其中CMC(Critical micelle concentration)为表面活性剂的临界胶束浓度(Hong et al., 2009).表1 阳离子表面活性剂CPC结构及性质2.2 试验方法2.2.1 颗粒活性炭改性称取0.2 g GAC添加到100 mL浓度为2 mmol · L-1 的阳离子表面剂CPC溶液中，置于25℃的摇床中振荡24 h，确保达到吸附饱和状态，用去离子水清洗至中性，改性后的活性炭在100 ℃下烘箱中干燥12 h，密闭封存待用，清洗液用两相滴定法测定剩余CPC含量.未改性颗粒活性炭和CPC改性后的颗粒活性炭分别用GAC和GAC-CPC表示.2.2.2 改性活性炭静态吸附试验取5.00 mg · L-1 BrO-3(39 μmol · L-1)溶液200 mL，准确称取改性活性炭0.2 g与溴酸根溶液一起放于250 mL磨口锥形瓶中，置于(25.0±0.1)℃，转速150 r · min-1的恒温摇床振荡24 h，取样经0.22 μm微孔滤膜过滤后分析BrO-3浓度.改变BrO-3的初始浓度、pH(滴加0.1 mol · L-1 HCl或0.1 mol · L-1NaOH溶液)、温度或增加其它共存阴离子，重复进行吸附试验，考察初始浓度、pH、共存阴离子对GAC-CPC吸附BrO-3的影响.2.2.3 吸附动力学与吸附等温线动力学试验条件为：准确称取GAC-CPC活性炭0.2 g，放于250 mL磨口锥形瓶中，加入200 mL去离子水配制的溴酸根溶液，置于(25.0±0.1)℃，转速150 r · min-1的恒温摇床振荡，期间定时取样，膜滤后分析BrO-3浓度.吸附等温线试验在4个温度下进行，分别是15 ℃、25 ℃、35 ℃和45 ℃，根据预实验，GAC-CPC取量为0.2 g.在一系列250 mL磨口锥形瓶中，加入GAC-CPC 和200 mL不同浓度的BrO-3溶液(0~80 mg · L-1，pH为5.6~5.8)，与无GAC-CPC的空白样品瓶同时置于恒温摇床中以150 r · min-1频率振荡，24 h后，取样膜滤后分析.2.3 分析方法BrO-3采用离子色谱测定.仪器采用Dionex ICS-1000(美国Dionex公司)离子色谱仪分析，采用AS 19(4 mm×250 mm)色谱柱和AG19(4 mm×50 mm)保护柱，150 μL定量进样环.淋洗液KOH 浓度为20 mmol · L-1，抑制电流50 mA.阳离子表面改性剂采用以四溴酚酞乙酯钾盐为指示剂的两相滴定法测定(Tsubouchi et al., 1981).改性活性炭的性能表征.GAC和GAC-CPC比表面积和孔体积采用全自动比表面积和孔隙度分析仪(TriStar 3000，美国麦克公司)检测，等电点采用zeta电位仪(Zetasizer Nauo Z，英国Malvern公司)测定，GAC和GAC-CPC的形貌通过场发射扫描电镜(XL30FEG，荷兰Philips公司)观察.2.4 计算方法溴酸根的吸附量根据式(1)计算：式中，qt为t时刻GAC-CPC上的BrO-3的含量(mg · g-1);C0、Ce分别为初始时刻、t时刻溶液中的BrO-3浓度(mg · L-1);V为溶液体积(L);m为活性炭质量(g).3 结果与讨论3.1 改性活性炭的特性3.1.1 比表面积表 2为未改性颗粒活性炭GAC和改性颗粒活性炭GAC-CPC的特性.与GAC相比，GAC-CPC的比表面积由710 m2 · g-1降至388 m2 · g-1，总孔体积由0.35 cm3 · g-1降至0.25 cm3 · g-1.比表面积和总孔体积分别下降45%和29%，说明CPC已负载到GAC的孔道结构中，通过两相滴定法测定清洗液剩余CPC量进而计算出CPC在活性炭上的负载量为0.96 mmol · g-1.表2 GAC和GAC-CPC特性3.1.2 SEM图图 1为GAC和GAC-CPC的扫描电镜图，放大倍数为50000倍.由图可见，未改性的颗粒活性炭GAC含有大量小孔并构成复杂的孔结构，经CPC改性后的改性活性炭，孔道被CPC覆盖或填充，导致其比表面积和孔体积减少，这点可从表 2所列比表面积和孔径特征看出.图 1 GAC(a)和GAC-CPC(b)的扫描电镜图3.1.3 zeta电位图 2为不同pH下GAC和GAC-CPC的zeta电位，由图 2可知，GAC和GAC-CPC的pHpzc分别为5.48和8.64.经CPC改性后，GAC-CPC的等电点增大，在试验pH范围3~11内，GAC-CPC的zeta电位均高于GAC的相应值，这可能是因为CPC中氯解离产生带正电的基团(CP+)，从而使得GAC-CPC等电点增大.图 2 不同pH下GAC和GAC-CPC的zeta电位3.2 GAC-CPC吸附BrO-3的影响因素 3.2.1 BrO-3初始浓度的影响考察了不同BrO-3初始浓度对GAC-CPC吸附量的影响.图 3所示为BrO-3初始浓度分别为5.00 mg · L-1、10.00 mg · L-1和20.00 mg · L-1时，吸附量随时间的变化趋势.由图 3可知，BrO-3初始浓度对吸附量有较大影响，初始浓度越大，GAC-CPC对BrO-3的吸附量越大.溴酸根初始浓度分别为5.00 mg · L-1、10.00 mg · L-1和20.00 mg · L-1时，GAC-CPC对BrO-3的平衡吸附量分别为4.54 mg · g-1、8.82 mg · g-1和16.53 mg · g-1. 这是因为GAC-CPC具有大量活性吸附位，在试验浓度范围内，GAC-CPC尚未达到吸附饱和，较低浓度的BrO-3未能完全占据GAC-CPC上的活性吸附位，随着初始浓度的升高，BrO-3占据的吸附位增多，导致吸附量增大.图 3 初始浓度对溴酸根去除的影响图 4为BrO-3初始浓度为5.00 mg · L-1时，pH对BrO-3去除的影响.图 4可见，在试验pH范围内，改性活性炭对BrO-3吸附过程受pH的影响远小于未改性活性炭.pH由4.06增至7.96时，GAC对BrO-3吸附量由2.53 mg · g-1降至0.56 mg · g-1，而GAC-CPC对BrO-3的吸附量均在4.12 mg · g-1以上.这是因为相比于GAC，GAC-CPC的表面pHpzc增大，由图 2知，GAC 和GAC-CPC等电点分别为5.48和8.64，当pH>5.48时，GAC表面带负电，其与BrO-3离子间的静电引力作用变为静电斥力作用，导致吸附量降低，而GAC-CPC在pH<8.64时，表面带正电，GAC-CPC与BrO-3之间为静电引力作用增强了其对溴酸根的吸附.当pH由9增至11时，GAC-CPC 对BrO-3的吸附量由3.88 mg · g-1降至1.85 mg · g-1.这是因为pH>8.64时，GAC-CPC表面呈电负性且负电荷随pH增大而增加，从而降低了GAC-CPC表面对BrO-3的静电作用，同时，强碱性条件下大量OH-与BrO-3形成竞争吸附，占据了GAC-CPC上的大部分活性吸附位，减少吸附量.强酸性条件下，GAC-CPC对BrO-3的吸附量有所下降可能是因为在调节pH时，引入的Cl-浓度过高对BrO-3的吸附有阻碍作用，抵消了氢离子浓度增加带来的促进作用.图 4 pH对溴酸根去除的影响3.2.3 共存阴离子的影响天然水体中一般存在的SO2-4、CO2-3等离子与BrO-3可能在GAC-CPC上形成竞争吸附，分别考察溶液中共存阴离子对浓度为5.00 mg · L-1 的BrO-3在GAC-CPC上的吸附的影响，为消除阳离子的影响均采用钠盐.图 5为溶液里SO2-4、CO2-3、NO-3和PO3-4各自浓度与BrO-3浓度的摩尔比为1~20时，GAC-CPC对BrO-3的吸附量.由图 5可知，投加其他阴离子后，溴酸根的去除量总体呈下降趋势，当NO-3、SO2-4、PO43和CO2-3浓度分别为48.48 mg · L-1、75.12 mg · L-1、74.27 mg · L-1、46.93 mg · L-1时，GAC-CPC对BrO-3的平衡吸附量分别降至为原来的26%、44%、53%和63%，说明NO-3、SO2-4、PO43和CO2-3在GAC-CPC上与BrO-3存在明显的竞争吸附，占据了部分属于BrO-3的活性吸附位，降低了GAC-CPC对BrO-3的吸附量.4种阴离子(浓度在39~780 μmol · L-1之间，初始pH为6.0)对GAC-CPC吸附BrO-3的影响顺序为NO-3>SO2-4>PO3-4>CO2-3，这与4种阴离子的水合自由能(ΔGh，kJ · mol-1)大小顺序基本一致:即NO-3为-300 kJ · mol-1，SO2-4为-1080 kJ · mol-1，PO3-4为-2773 kJ · mol-1，CO2-3为-1315 kJ · mol-1(Chitrakar et al., 2011).水中存在的干扰离子对溴酸根吸附的影响与离子的水合程度有关，一价阴离子NO-3的水合度最低，因此，竞争吸附效果最明显.此外，二价阴离子CO2-3的竞争吸附影响大于三价阴离子PO3-4的影响，这可能与干扰离子本身的结构以及GAC-CPC表面结构和性质有关.图 5 共存阴离子对溴酸根去除的影响3.3 吸附动力学准一级和准二级和颗粒内扩散动力学模型分别可用公式(2)~(4)表示(Bhatnagar et al., 2009)：式中，qe、qt分别为平衡时和t时刻GAC-CPC上BrO-3的含量(mg · g-1);t为吸附时间(min); k1(min-1)、k2(g · mg-1 · min-1)和kid(mg · g-1 · min-0.5)分别为准一级、准二级和颗粒内扩散动力学模型速率常数;h为初始吸附速率〖mg ·(g · min)-1〗;C为截距，与边界层厚度相关.将图 3中数据分别带入公式(2)~(4)，通过作图法计算出不同初始浓度下GAC-CPC吸附BrO-3的动力学参数，列于表 3中.分析表 3所列动力学数据并比较相关系数R2发现，准二级动力学方程拟合最好(R2>0.995)，说明其在GAC-CPC对BrO-3的吸附过程中占主导地位.BrO-3初始浓度从5.00 mg · L-1升高到20.00 mg · L-1时，准二级动力学初始吸附速率h由0.2329 mg · g-1 · min-1增至0.8020 mg · g-1 · min-1，这是因为较大的初始浓度导致吸附初期溴酸根在液相和固相间的扩散速度加快，相同质量的GAC-CPC上的活性吸附位很快被BrO-3占据从而影响反应动力学.表3 GAC-CPC吸附溴酸根的动力学参数图 6为溴酸根在GAC-CPC上吸附的颗粒内扩散模型拟合，颗粒内扩散模型拟合为一条直线时说明吸附过程主要由颗粒内扩散控制，反之则存在多个反应阶段分别对应不同反应动力学模型(Bhatnagar et al., 2009).由图 6可见，GAC-CPC吸附BrO-3的过程包括两个阶段，在阶段一(0~60 min)，当BrO-3初始浓度分别为5.00 mg · L-1、10.00 mg · L-1和20.00 mg · L-1时，GAC-CPC分别吸附了72%、78%和75%的BrO-3，相关系数R2>0.8971，说明初期的吸附速率主要由颗粒内扩散控制.随着吸附达到一定时间，颗粒内扩散模型不再适用于BrO-3在GAC-CPC 上的吸附.这可能是由于随着BrO-3吸附量的增加，空间位阻和静电作用导致吸附在GAC-CPC表面的BrO-3孔内扩散阻力增大.图 6 GAC-CPC吸附溴酸根的颗粒内扩散模型拟合曲线3.4 吸附等温线吸附等温线是描述一定温度下吸附平衡时的吸附特性的曲线，用Langumiur和Freundlich 吸附模型对15 ℃、25 ℃、35 ℃和45 ℃下的试验数据进行拟合如公式(5)~(6)所示(Bhatnagar et al., 2009)：Langmuir吸附模型：Freundlich模型：式(5)中，qmax(mg · g-1)为Langmuir吸附等温线的饱和吸附容量;b为Langmuir常数.公式(6)中，kf和n均为Freundlich常数.Langmuir等温线特性可由平衡常数的无量纲系数RL(Bhatnagar et al., 2009)表示：式(7)中，C0max为溴酸根最大初始浓度，80 mg · L-1.两种模型的拟合结果见表 4，从表 4可看出，在288~318 K温度区间内，Langmuir模型拟合曲线的线性相关性R2值较Freundlich模型拟合曲线的R2值大，这说明GAC-CPC对BrO-3的吸附更符合Langmuir模型，即该吸附过程类似于单分子层吸附过程.在298 K下，溴酸根在GAC-CPC上的饱和吸附容量为47.17 mg · g-1，优于Chen等(2012)利用CTAC改性GAC对溴酸根的吸附效果.此外，Langmuir等温线特性可由平衡常数RL介于0~1之间说明溴酸根在GAC-CPC 上的吸附容易进行(Bhatnagar et al., 2009).表4 不同温度下GAC-CPC吸附溴酸根的Langmuir和Freundlich等温线参数3.5 吸附热力学吸附热力学从能量的角度描述溴酸根在GAC-CPC上的吸附过程，根据Van′t Hoff方程，吸附Gibbs自由能ΔG0、焓变ΔH0和熵变ΔS0可由公式(8)和(9)表示(Cho et al., 2011)：式中，Kd为热力学平衡常数，与Langmuir常数b通过方程(10)计算得出(Bhatnagar et al., 2009).不同温度下的吸附Gibbs自由能变ΔG0、焓变ΔH0和熵变ΔS0见表 5.自由能ΔG0为负值说明GAC-CPC吸附BrO-3是自发进行的.ΔH0为负值说明反应是放热的，升温不利于BrO-3在GAC-CPC上的吸附，这点可以从表 4所示温度升高，Langmuir等温吸附模型拟合的饱和吸附容量降低的现象得到验证.ΔS0为负值说明溴酸根从水中溶解的自由态到被吸附状态是固/液界面有序度增加的过程.根据Makhorin等(Lyubchik et al., 2004)测定的离子交换反应导致的焓变值为8.4 kJ · mol-1，对比表 5所示ΔH0值，说明GAC-CPC吸附BrO-3过程可能存在离子交换力.此外，根据Von Oepen等(Yue et al., 2007)测定的吸附中可能存在的相互作用力的自由能，如范德华力4~10 kJ · mol-1，疏水作用力约5 kJ · mol-1，氢键结合力2~40 kJ · mol-1，配位体交换力约40 kJ · mol-1，偶极力2~29 kJ · mol-1，化学键力大于60 kJ · mol-1，对比试验ΔH0计算结果(表 5)，GAC-CPC吸附BrO-3的过程中，除了化学键力和配位体交换力，其他作用力有可能存在.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。

活性炭对水污染物的吸附性能研究近年来，随着工业和城市化的快速发展，水污染问题越来越引起人们的关注。

水污染会严重危害水源和水生态环境，影响人类和其他生物的健康和生存。

因此，研究和开发能够有效净化水体的技术和材料非常重要。

本文将重点探讨活性炭对水污染物的吸附性能研究。

一、活性炭的基本概念和制备方法活性炭是一种具有高孔隙度、大比表面积、高吸附性能的多孔碳材料。

其主要原料可以是木炭、褐煤、石墨等，通过物理或化学方法处理而成。

活性炭的制备方法包括物理活化和化学活化两种。

物理活化是指将原料在高温下与蒸汽混合反应，利用热解和碳化作用生成活性炭。

化学活化是指将原料在外加碱性或酸性条件下进行处理得到活性炭。

二、活性炭的吸附性能活性炭具有很强的吸附性能，这是其应用于水处理行业中的主要优势。

活性炭的吸附过程是在其孔隙结构内进行的，而孔隙结构是活性炭吸附性能的决定因素之一。

活性炭的孔隙可分为微孔和介孔，微孔口径小于2 nm，介孔口径在2-50 nm之间。

在微孔中，由于存在表面静电场以及分子间相互作用力，使得标准状况下，活性炭具有很强的吸附能力，甚至可以吸附直径仅有0.4-0.7 nm的气体分子。

活性炭还具有良好的吸附特性和机理。

例如，活性炭对有机污染物的吸附能力取决于污染物的类型、结构、水体条件和活性炭的性质等。

与传统的处理工艺相比，在相同的处理量下，利用活性炭处理水体可以达到更好的吸附效果。

此外，活性炭还可以通过调节其性质来改善其吸附性能。

例如，通过改变凝胶的填充程度，可以调节活性炭的孔隙结构和吸附能力。

三、活性炭在水处理领域的应用活性炭已经广泛用于水处理领域，以提高处理效果和节约管理成本。

其可用于处理多种类型的水源，例如自来水、地下水、饮用水等，可以有效去除悬浮物、色度、异味、有机物等。

目前，大多数活性炭处理水体的方法主要分为物理吸附和化学吸附两种。

物理吸附是指通过水中目标物与活性炭上活性位点的疏水相互作用形成的吸附过程。

改性活性炭在水处理的研究进展摘要：综述了国内外学者对活性炭改性的方法与原理，讨论了改性活性炭在水处理方面的前景与应用，展望了改性活性炭的发展方向。

关键词：改性活性炭水处理应用The research of activated carbon in water treatment Abstract: The method and principle of modified activated carbon researched by Scholars at home and abroad is review, the prospect and application of modified activated carbon in water treatment are discussed, and the development direction of modified activated carbon is prospected.Keyword：Modified，activated carbon，water treatment，application.活性炭(Activated carbon)是经过活化处理的黑素多孔的固体物质，具有发达的空隙结构、有很大比表面积的炭，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有很强的吸附能力[1]。

活性炭的改性是通过一些化学或者物理的方法使其表面发生一些化学反应而达到对特定物质吸附的活性中心点。

活性炭的改性一般分为两类，一种为表面结构改性，一种为表面化学特性改性。

本文将对两种改性方法进行全面的综述，分析其优缺点，讨论在水处理中吸附有机物、重金属的应用。

活性炭的吸附能力是由其结构特性和表面化学特性及化学性能决定的，而这三方面性能与表面化学改性处理过程有很强的联系。

本文将对活性炭的表面吸附机理进行讨论，分析不同改性的活性炭对其不同物质吸附能力的影响。

1.活性炭表面吸附机理活性炭表面对污染物质的吸附作用存在两种形式[2]，即：物理吸附和化学吸附。

活性炭的再生及改性进展研究1. 引言1.1 活性炭再生的研究意义活性炭再生是对已经使用过的活性炭进行清洁和恢复其吸附性能的过程。

活性炭在吸附过程中会逐渐饱和，失去吸附能力，需要定期进行再生以提高其利用率和延长使用寿命。

活性炭再生的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 节约资源：活性炭是一种广泛应用的吸附剂，在环境治理、水处理、气体净化等领域有重要作用。

通过再生活性炭，可以减少对原材料的消耗，节约资源成本。

2. 降低环境污染：使用过的活性炭中吸附的有害物质，如果不及时处理可能对环境造成污染。

再生活性炭可以有效地回收和处理这些有害物质，降低对环境的负面影响。

3. 提高经济效益：活性炭再生可以降低废弃物处理成本，延长活性炭的使用寿命，提高吸附效率和再生效率，从而提高工业生产的经济效益。

4. 推动活性炭技术的发展：通过研究活性炭再生技术，可以不断改进和优化再生方法，提高再生效率和活性炭的吸附性能，推动活性炭技术的发展和应用。

活性炭再生的研究意义不仅在于解决环境和资源问题，更是推动活性炭领域技术创新和发展的重要动力。

1.2 活性炭改性的研究意义活性炭是一种重要的吸附材料，在水处理、空气净化、废气处理等领域有着广泛的应用。

传统活性炭存在着一些问题，比如吸附性能低、选择性差、再生困难等。

对活性炭进行改性有着重要的意义。

活性炭改性可以改善其吸附性能、增强其选择性、提高其再生性能，从而使其在不同领域的应用更加广泛和有效。

目前，活性炭改性的研究已经在各个领域取得了一些重要的进展，针对不同的应用需求，研究者们已经开展了各种各样的改性方法。

活性炭改性的研究意义在于提高活性炭的性能和应用效果，为活性炭在环境治理、工业生产等领域的应用提供更好的支持和保障。

活性炭改性的研究意义不仅体现在提高材料性能、拓展应用领域等方面，更重要的是推动活性炭技术的创新和发展，为解决环境问题、提高资源利用效率做出贡献。

2. 正文2.1 活性炭再生方法的研究进展活性炭再生是指将已经饱和或使用过一段时间的活性炭通过特定的方法进行处理，使其重新恢复吸附性能，延长其使用寿命。

饮用水中嗅味物质的识别和活性炭吸附研究的开题报告一、选题背景目前，随着人们对饮用水质量要求的不断提高，饮用水中的嗅味物质也成为了人们关注的重点问题。

这些嗅味物质不仅会影响水的口感，还可能影响身体健康。

因此，识别和消除饮用水中的嗅味物质，对于保障人们的饮水安全具有重要意义。

二、研究内容本研究旨在通过分析饮用水中的嗅味物质，识别其成分，探究这些物质对人类健康的潜在影响，并分析活性炭吸附技术对这些物质的去除效果。

具体来说，本研究将从以下三个方面展开：1.通过对不同地区的饮用水进行取样分析，识别其中的嗅味物质成分，并对其进行定量分析。

2.以常见的嗅味物质为研究对象，探究这些物质对人类健康的影响，分析其存在于饮用水中的安全标准和合理限值。

3.将活性炭作为吸附材料，研究其对饮用水中嗅味物质的去除效果，探究吸附工艺参数对去除效果的影响，为饮用水的安全提供技术支持。

三、研究意义本研究旨在深入探究饮用水中嗅味物质的识别和消除技术，为加强饮用水安全管理提供科学依据，具有重要的理论和现实意义。

通过识别嗅味物质的成分和分析其存在于饮用水中的安全标准，可以更好地保障人们的饮用水安全。

同时，研究活性炭吸附技术的应用，可以为饮用水处理提供新思路和新途径。

四、研究方法本研究将采用现场采样、化学分析、仪器分析和吸附实验等方法。

其中，现场采样将采用简单随机抽样方法，对不同地区的饮用水进行取样；化学分析将使用标准化的方法，对饮用水中的嗅味物质进行定量分析；仪器分析将采用气相色谱-质谱联用技术，对嗅味物质的成分进行分析；吸附实验将采用活性炭作为吸附材料，研究其吸附工艺参数对嗅味物质去除效果的影响。

五、研究进度本研究预计历时两年，第一年主要开展饮用水取样和成分分析工作，并探究嗅味物质的潜在健康影响；第二年主要开展活性炭吸附实验，并分析吸附工艺参数对去除效果的影响。

预计第一年的成果论文将在第二年的实验分析中得到进一步补充和完善。

六、预期成果本研究预计将获得饮用水中嗅味物质成分的识别和定量分析结果，获得嗅味物质的存在标准和限值，探究活性炭吸附技术对饮用水中嗅味物质去除的效果和机理，为饮用水安全管理提供科学依据和技术支持。

活性炭改性方法及其在水处理中的应用路悦强摘要：对于国家来说，随着自身经济发展速度的加快，人民的生活水平会得到提高，城市化的进程也会加快，但是与之增加的是资源的消耗，特别是水资源的消耗会变得更多。

水是人类赖以生存的资源，离开水我们不仅无法生活，而且社会生产也无法进行，水资源并不是取之不尽的，如果不加以节制的利用，那么水资源会越来越短缺，进而会对城市的发展造成影响，人类的生产环境也会面临挑战。

前言：活性炭是一种非常好的吸附剂，吸附性极其强，如果在水处理中使用活性炭的话，它可以将水中的一些有机物、石油产品等进行有效的吸附，在污水当中，有很多物质，有一些物质比如染料、杀虫剂、人工合成的有机物等，用一般的生物法难以去除，无法取得较好的效果，而用活性炭也能很好的除去；此外，对于工厂废水中的重金属等物质，也可以用活性炭来进行除污；另外，活性炭还可以使比较浑浊的水变得更加清澈，有些污水有难闻的味道，也可以利用活性炭去除，可以说，在污水处理中，活性炭的作用十分的明显。

但是，一般的活性炭在污水处理中的作用也不是无限的，受自身结构的限制，在处理污水的时候，它也是有一定的范围的，因此对于大规模的污水处理而言，难以满足所有的需求。

因此，我们可以对活性炭的结构进行改进，提高它的吸附能力，让其在污水处理中发挥更大的作用。

关键词：活性炭；改性方法；水处理1 活性炭改性方法1.1 表面物理结构特性改性活性炭的表面物理结构决定了活性炭的物理吸附能力。

物理吸附是指当水中物质的分子直径远小于或与活性炭孔径差不多时，这些物质可以被活性炭吸附，从而实现去除杂质的作用。

因此，活性炭的表面孔直径、孔分布等对活性炭的吸附能力有较大影响，其中活性炭表面孔径分布情况是影响吸附效果的关键。

通过调整孔径分布、增加活性炭表面积能改变活性炭的物理吸附能力。

活性炭表面孔径的大小可以通过控制活化程度和温度控制来调整，从而使活性炭的孔径大小与吸附质的直径相近，实现吸附质的去除。

第42卷第8期2010年8月哈尔滨工业大学学报JOURNAL OF HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYVol.42No.8Aug．2010活性炭表面物理化学性质对溴酸盐吸附的影响刘彤冕，赵志伟，崔福义（哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，哈尔滨150090，hit －zzw@163．com ）摘要：为了探求活性炭去除水中溴酸盐离子的吸附机理，研究活性炭表面物理化学性质对饮用水中溴酸盐去除的影响．选取唐山炭、新华炭和默克炭3种活性炭作为实验用炭，重点考察3种活性炭表面孔径大小、官能团分布的异同对溴酸盐吸附的影响，测定了3种活性炭吸附溴酸盐的吸附等温线．结果表明：含有中孔数量最多的默克炭对溴酸盐的吸附能力最强．此外，由于默克炭表面含有的内酯基官能团最多，也对溴酸盐的吸附能力起到了积极作用．默克炭的对溴酸盐的吸附能力最强，而新华炭的吸附能力最弱，唐山炭介于二者之间．关键词：活性炭；溴酸盐；表面性质；吸附中图分类号：TU111.19文献标志码：A文章编号：0367－6234（2010）08－1274－04The effect of the physical and chemical character of activatedcarbon surface on the bromate adsorptionLIU Tong-mian ，ZHAO Zhi-wei ，CUI Fu-yi（State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment ，Harbin Institute of Technology ，Harbin 150090，China ，hit －zzw@163．com ）Abstract ：In order to exploit the adsorption principle of bromate adsorbed onto the activated carbon ，the effect of physical and chemical characters of the activated carbon surface on the bromate adsorption was studied．Tangshan activated carbon ，Merck activated carbon and Xinhua activated carbon were compared in the experi-ment．Effects of the pore size and volume as well as the functional group distribution on the bromate adsorption were researched．The results show that Merck activated carbon which has the largest amount of mesopores has the best adsorption capability．Moreover ，the surface of Merck activated carbon has the largest amount of lac-tones ，which plays a positive role in the bromate removal．At last ，the adsorption isotherms of the three activa-ted carbons were measured．It is found that the adsorption of Merck activated carbon is the highest ，that of Xinhua activated carbon is the lowest and that of Tangshan activated carbon is in the middle．Key words ：activated carbon ；bromate ；surface character ；adsorption 收稿日期：2008－11－26．基金项目：国家科技支撑计划项目（2006BAJ08B09，2006BAJ08B02）；哈尔滨工业大学优秀青年教师培养计划资助（HITQNJS．2008.044）．作者简介：刘彤冕（1973—），女，博士研究生；崔福义（1958—），男，教授，博士生导师．随着我国国民经济的快速发展，人们对饮用水的水质要求也越来越高，因此臭氧氧化净水技术等饮用水深度处理的应用也越来越广泛．但随着现代分析检测技术的进步和卫生毒理学研究的进展，臭氧在饮用水处理中产生的副产物的危害也逐步被认识和重视．尤其是在臭氧化技术处理含溴离子原水时，经过一系列的复杂反应，会产生溴酸盐离子［1－4］．而溴酸盐已经被证明是一种致癌物，主要会引起人体的肾脏、腹膜以及甲状腺的病变［5］．世界卫生组织估计饮用水中溴酸盐的含量为3μg /L 时，人的癌症患病风险为10－5［6］．因此近年来各国学者针对饮用水中溴酸盐去除工艺和相关机理的开展了大量研究．研究发现，活性炭吸附工艺是去除溴酸盐的有效工艺之一．而且针对活性炭去除溴酸盐离子的反应机理做了相关研究．研究发现，活性炭去除溴酸盐离子的能力与活性炭本身的性质和原水水质有关［7－8］．此外还发现，活性炭表面是否有金属离子的存在不会对溴酸盐离子的吸附产生影响［9］．关于活性炭表面的化学性质对溴酸盐吸附性能的影响的研究也已经开展［10］．本文针对活性炭表面的物理化学性质对活性炭去除溴酸盐性能的影响进行深入研究．包括活性炭表面孔径大小和分布情况对溴酸盐吸附性能的影响；各种官能组成的不同对溴酸盐吸附性能的影响．为活性炭吸附溴酸盐工艺的实际应用提供理论基础．1实验1.1材料BrO3－混合溶液的配制采用分析纯KBrO3试剂，按照适宜的比例在蒸馏水中按特定质量浓度进行配置．实验中选取3种不同类型活性炭，分别为德国默克产品（AC m），唐山产活性炭（AC t）和新华公司产活性炭（AC x）．各种炭的物理性质见表1．表1实验用3种活性炭的物理性质炭种平均粒径/mm比表面积/（m2·g－1）填充密度/（g·mL－1）硬度/（%min）碘值/（mg·g－1）磨损值/（%min）灰分/%水分/%AC m 1.211970.42 0.6397127562＜3 1.3 AC t 1.59270.44 0.689397384 4.5 1.6 AC x 1.49630.38 0.5991981906 2.5实验之前，先将活性炭进行筛分，确保实验用的活性炭的平均粒度在230 330目之内．然后用去离子水进行清洗．清洗完毕后在175ħ温度下烘烤1周，去除活性炭表面的挥发性物质；然后放入105ħ干燥箱内．用之前放入干燥器内冷却至室温．1.2方法活性炭表面物理化学性质的测定．活性炭表面的孔径分布，大孔、中孔和微孔的数量均根据N2在77K条件下的吸附、脱附等温线测定．实验中使用Dollimore-Heal法测定活性炭表面的孔径分布和中孔的数量［11］；使用T－点法测定微孔的数量［12］．活性炭的表面化学性质根据Boehm滴定法测定．溴酸盐检测方法．溴酸盐采用离子色谱检测法检测．离子色谱：ICS－3000．IonpacAS19色谱柱，淋洗液为30mmol/L的KOH溶液，流速为0.9mL/min，电导检测器，检测池温度为30ħ．实验装置．实验中，精确称取50mg磨细的并烘干的颗粒活性炭，依次放入10个150mL的细口瓶中，加入100mL配好的原水（B r O3－质量浓度为500μg/L），盖好盖子，在数显恒温水浴振荡器中振荡，实验温度为25ħ，振荡方式采用的是往复式振荡．每间隔一段时间取出一个细口瓶，过滤后测定溴酸盐．取样时间分别为15、30、45min 及l、1.5、2、2.5、3、4h和5h．2结果与讨论2.1活性炭表面的孔体积容量及官能团的种类表2是3种活性炭表面孔体积容量和官能团的分布情况．从表中可以看出，默克炭表面含有的羧基和内酯基最多，分别为0.05mmol/g和0.075mmol/g，但是含有的碱性基团最少，只有0.425mmol/g．而新华炭含有的碱性基团最多，达到了0.925mmol/g，其他官能团则具有最少的含有量．唐山炭介于二者之间．表2活性炭表面的孔体积容量与官能团的种类及含量炭种含量/（mmol·g－1）羧基内酯基酚羟基碱性基团孔体积容量/（cm3·g－1）中孔微孔唐山炭00.0250.150.7250.7840.231新华炭0.0250.0250.10.9250.7210.344默克炭0.050.0750.1250.4250.8530.192另外，默克炭表面含有的中孔数量最多，达到了0.853cm3/g，但是含有的微孔最少，只有0.192cm3/g．而新华炭含有的微孔最多，中孔则具有最少的含有量．唐山炭介于二者之间．2.2溴酸盐吸附性能曲线图1、图2分别为活性炭吸附量和溶液含量的比值随吸附时间的变化曲线和溶液中溴酸盐质量浓度随吸附时间的变化曲线．从图1和图2可以看出，不同种类的活性炭对溴酸盐的吸附速度和去除效果是有所不同的．唐山炭对溴酸盐的总的去除率为63.4%，吸附后水中的溴酸盐为183μg/L，在对溴酸盐的吸附过·5721·第8期刘彤冕，等：活性炭表面物理化学性质对溴酸盐吸附的影响程中可以发现，吸附30min 后，C /C 0（活性炭吸附量/溶液中溴酸盐质量浓度）为0.53，GAC 对水中的溴酸盐的去除率为34.6%，在随后的2h ，对其去除率都是小幅度的上升，到吸附3h ，去除率达到40.5%，基本达到稳定状态．30min 内的去除率占总去除率的85.4%．在吸附的3h 内，去除率占总去除率的93.7%．可见，该活性炭吸附溴酸盐时，达到吸附饱和所需要的时间为3h．在30min 内，活性炭对溴酸盐的平均吸附速度为0.47mg /（g ·h ），5h 的平均吸附速度分别为0.63mg /（g ·h ）．C /C 0t /min图1活性炭吸附量和溶液含量的比值与吸附时间的关系时间/min溴酸盐质量浓度/(滋g /L -1)图2溶液中溴酸盐质量浓度与吸附时间的关系新华炭对水中溴酸盐的总去除率为31.6%．吸附后的溴酸盐为342μg /L．在对溴酸盐的吸附过程中，15min 时，新华炭对溴酸盐的去除率达到31.6%．平均吸附速度为0.35mg /（g ·h ）．吸附的前15min 内平均吸附速度为0.63mg /（g ·h ）．最大吸附速度出现在0 15min．默克炭对溴酸盐的总的去除率为82.8%，吸附后的溴酸盐为86μg /L．在对溴酸盐的吸附过程中，45min 时，默克炭对溴酸盐的去除率达到74.4%，占总去除率的89.8%．平均吸附速度为0.83mg /（g ·h ），吸附的前45min 内的平均吸附速度为0.496mg /（g ·h ）．因此该活性炭对溴酸盐的吸附效果要好于其他炭，并且在短时间内能达到良好的吸附效果．默克炭对溴酸盐的吸附速度最快，30min 内对溴酸盐的去除率为72%．在以后的4h 内，对其去除率都是小幅度上升，吸附4h ，去除率达到82.4%，基本达到稳定状态．可见，该活性炭吸附溴酸盐时，达到吸附饱和所需要的时间为4h．在30min 内，活性炭对溴酸盐的平均吸附速度为0.72mg /（g ·h ）．从实验结果可以看出，默克炭对溴酸盐的吸附能力最强，而新华炭的吸附能力最弱．而这种实验结果与活性炭表面的性质是密不可分的．国外学者经过实验已经证明，活性炭吸附溴酸盐的最大吸附量是和中孔数量呈正相关性，而本研究再次证明了这个观点．通过检测发现，默克炭含有的中孔数量最多，实验结果发现默克炭对溴酸盐的吸附能力也最强．而含有中孔数量最少的新华炭则具有最弱的吸附能力．一般来说，活性炭表面含氧官能团中酸性化合物越丰富的活性炭在吸附极性化合物时应具有较高的效率，而碱性化合物较多的活性炭易吸附极性较弱或非极性物质．默克炭的酸性基团中羧基和内酯基都要高于另两种炭，而碱性基团要少于其他炭，故在吸附溴酸盐极性物质时，具有较高的效率．2.3溴酸盐吸附等温线本文用Freundlich 公式来表征活性炭吸附溴酸盐的吸附等温线．lg q e =lg k f +1()n lg C e．其中：q e 为平衡吸附容量，mg /g ；k f 为Freundlich 系数，（mg /g ）/（mg /L ）1/n ；1n 为Freundlich 指数；C e 为溶液平衡浓度，mg /L．图3—图5分别为默克炭、新华炭和唐山炭的吸附等温线．各炭的Freundlich 吸附等温式参数如表3所示，由表3可知默克炭吸附等温线的斜率1/n 最小，为0.1773，次之为唐山炭，1/n 为3.624，而新华炭1/n 最大，达到6.9129．由前述各活性炭对溴酸盐吸附性能比较可知默克炭对溴酸盐吸附性能最好，唐山炭次之，新华炭最差．可见，1/n 可以反应活性炭对溴酸盐吸附性能，1/n 越小，吸附性能越好．反之，吸附性能越差．32.92.82.72.62.52.42.42.422.442.462.482.52.522.54lg C el g q图3唐山炭的吸附等温线·6721·哈尔滨工业大学学报第42卷22.57 2.582.592.62.61 2.622.632.64lg C el g q图4新华炭的吸附等温线3.23.132.92.82.70.51 1.522.5lg C el g q图5默克炭的吸附等温线表3溴酸盐离子在活性炭上吸附平衡参数炭种log k f 1/n R 2默克炭 2.93530.17730.978新华炭－15.68 6.91290.9674唐山炭－6.20263.6240.93773结论1）在活性炭吸附溴酸盐过程中，活性炭表面中孔的数量起到关键的作用．经过检测，默克炭表面的中孔数量最多，唐山炭次之，新华炭最低．实验结果发现，默克炭对溴酸盐的吸附能力最强，唐山炭次之，新华炭则最弱．2）默克炭的酸性基团中羧基和内酯基都要高于其他两种炭，而碱性基团要少于其他炭，故在吸附溴酸盐极性物质时，具有较高的效率，也是默克炭对溴酸盐离子吸附能力强的一个原因．3）通过对默克炭、新华炭和唐山炭的Freun-dlich 吸附等温线比较发现，默克炭附等温线的斜率1/n 最小，而新华炭的1/n 最大，唐山炭介于二者之间．1/n 越小，活性炭对溴酸盐的吸附性能越好．参考文献：［1］VON GUNTEN U ，HOIGN J．Bromate formation duringozonation of bromide containing waters ：interaction of o-zone and hydroxyl radical reactions ［J ］．Environ Sci Technol ，1994，28：1234－1242．［2］GLAZE W H ，WEINBERG H S ，CAVANAGH J E．E-valuating the formation of brominated DBPs during ozo-nation ［J ］．J Am Water Works Assoc ，1993，85：96－103．［3］KRASNER S W．Formation and control of BrO 3－duringozonation of waters containing bromide ［J ］．J Am Water Works Assoc ，1993，85：73－80．［4］SIDDIQUI M S ，AMY G L．Factors affecting DBP forma-tion during ozone bromate reactions ［J ］．J Am Water Works Assoc ，1994，86：63－72．［5］DELKER D G．Molecular biomarkers of oxidative stressassociated with bromate carcinogenicity ［J ］．Toxicolo-gy ，2006，221：158－165．［6］WHO．Bromate in drinking water ：background documentfor of WHO guidelines for drinking-water quality ［R ］．Veneva ：WHO ，2005：4－10．［7］KIRISITS M J ，SNOEYINK V L ，KRUITHOF J C．Thereduction of bromate by granular activated carbon ［J ］．Water Res ，2000，34：4250－4260．［8］BAO M L．Removal of bromate ion from water usinggranular activated carbon ［J ］．Water Res ，1999，33：2959－2970．［9］MILLER J ，SNOEYINK V L ，HARRELL S．The effectof granular activated surface chemistry on bromate re-duction ［C ］//MINEAR R A ，AMY G L．Disinfection by-products in drinking water treatment ：the chemistry of their formation and control．Boca Raton ：CRC Press ，1996：293－309．［10］SIDDIQUI M S ，ZHAI W ，AMY G L ，et al．Bromateion removal by activated carbon ［J ］．Water Res ，1996，30：1651－1660．［11］DOLLIMORE D ，HEAL G R．An improved method forthe calculation of pore size distribution from adsorption data ［J ］．J Appl Chem ，1964，14：109－114．［12］LIPPENS B C ，DE BOER J H．Studies on pore systemin catalysts V ：the t -method ［J ］．J Catal ，1965，4：319－323．（编辑魏希柱）·7721·第8期刘彤冕，等：活性炭表面物理化学性质对溴酸盐吸附的影响。

改性活性炭对水中硝基苯吸附特性影响研究
王哲;林朋飞;马成业;杨国栋;张肖锦
【期刊名称】《环境保护科学》
【年(卷),期】2024(50)3
【摘要】选取压块破碎活性炭为研究对象,分别研究硝酸、浓硫酸、氢氟酸和氨水改性对活性炭表面官能团及元素组分的影响,以及改性前后活性炭对选定污染物的吸附性质的变化。

实验结果表明,经氨水、氢氟酸以及硫酸改性后的活性炭对硝基苯吸附能力相似,且其在相同平衡浓度条件下,吸附容量较未改性活性炭略有改善;但经浓硝酸改性后,活性炭吸附性能明显下降,特别是浓硝酸改性后,下降明显。

因此,活性炭对有机物的吸附以范德华力为主,增加表面官能团不能增加活性炭对硝基苯等有机污染物的吸附容量。

【总页数】4页(P103-106)
【作者】王哲;林朋飞;马成业;杨国栋;张肖锦
【作者单位】国家能源集团新疆能源有限责任公司;清华苏州环境创新研究院;苏州科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】X703
【相关文献】
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