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第28卷 第2期2006年4月 湖州师范学院学报Journal of Huzhou Teachers CollegeVol.28 No.2Apr.,2006化学改性活性炭对Cu(Ⅱ)离子吸附性能的研究3余梅芳,胡晓斌,倪生良(湖州师范学院生命科学学院,浙江湖州313000)摘要:将市售粉状活性炭用16%硝酸进行氧化,再用0.1mol・L-1的氢氧化钠进行处理,制得化学改性活性炭,并对其吸附性能进行了研究.实验结果表明,改性后的活性炭较改性前对Cu2+离子的吸附能力提高60%以上.关键词:活性炭;化学改性;铜离子吸附中图分类号:O621.3文献标识码:A文章编号:10091734(2006)02004303活性炭是一种具有三维空隙结构和大比表面积的人工炭材料制品,它主要由炭元素(质量分数为87%～97%)组成,[1]具有很强的吸附能力,广泛应用于化学、轻工、食品和石油等工业中的脱色、去臭、净化和三废处理等,其应用领域广泛,市场前景广阔.随着活性炭应用领域的扩大,人们对活性炭吸附性能提出了新的、更高的要求.目前,对现有技术生产的活性炭进行化学改性,增大其吸附性能是活性炭领域的研究热点.活性炭化学改性就是指用一定的化学方法处理现有活性炭使其孔隙密度、孔径分布以及孔隙表面活性点上官能团性质及数量发生变化,从而达到增大比表面积,提高吸附性能的目的.本文用强氧化剂硝酸对市售粉状活性炭表面进行氧化改性,然后用氢氧化钠溶液处理,得到化学改性活性炭,处理方法简单.测试结果表明,改性后活性炭对重金属铜离子的吸附性能明显提高.1实验部分1.1仪器与试剂p HS3TC型精密酸度计(上海天达仪器有限公司);循环水式真空泵(巩义市英峪予华仪器厂);TC 15套式恒温器(新华医疗器械厂);BS110S型电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司);1011SA电热恒温干燥箱(上海阳光实验仪器有限公司);756CR T型紫外可见分光光度计(上海精密仪器厂);PE 300原子吸收分光光度计(美国PE公司);酸碱滴定管及其它玻璃器皿.HNO3(A.R)、NaO H(A.R)、HCl(A.R)、硫酸铜(A.R)、市售粉状活性炭.1.2活性炭的化学改性[2]在三只500mL的广口瓶中各加入市售粉状活性炭50g,再分别加入8%HNO3、12%HNO3和16% HNO3,在摇床中25℃下振荡反应8h,然后用砂滤漏斗抽洗,去除大部分硝酸,再用0.1mol・L-1NaO H 浸泡24h,用砂滤漏斗抽滤,用热的去离子水洗至中性,然后放置在烘箱中105℃下烘干,得到氧化负离子化活性炭,放入干燥器中待用.1.3表面酸度的测定取样0.25g活性炭+25mL0.2mol/L NaO H于100mL烧瓶中,在70℃下加热回流8h,未用完的3收稿日期:20060215基金项目:湖州市科技计划项目(KY23030).作者简介:余梅芳(1958-),女,浙江湖州人,湖州师范学院生命科学学院实验师,研究方向:有机合成.NaO H用盐酸(0.1mol/L)进行酸碱滴定,计算其表面酸度.1.4活性炭对Cu2+吸附能力的测定[3]量取25mL含重金属Cu2+离子一定p H值的溶液,置于150mL锥形瓶中,再称取一定量的改性活性炭加入其中,静态吸附一定时间(大约每半小时搅拌一次)过滤,用原子吸收法测定Cu2+浓度,然后计算出活性炭的单位吸附量.2结果与讨论2.1硝酸浓度对改性活性炭吸附Cu2+性能的影响实验采用的投料比(活性炭用量/溶液起始浓度)为0.1g/5mg/L,p H值为5.0,水浴恒温25℃,吸附3h.活性炭的吸附量与表面酸度的关系如表1所示.表1活性炭的吸附量与表面酸度的关系活性炭表面酸度A(mmol NaO H/100g Carbon)吸附量q(mg/g)q/A未处理炭111.68 4.350.03898%HNO3153.27 5.790.037812%HNO3170.54 6.450.037816%HNO3187.847.090.0378注:A表示活性炭的表面酸度,q表示活性炭吸附铜离子的吸附量.表1的实验结果说明,在酸性条件下进行表面氧化处理,使活性炭表面产生各种含氧基团,且以-COO H、-C HO、-O H、-C=O等形式存在,从而使炭表面酸度增强,故可用表面酸度衡量活性炭表面含氧基团的量.[4]由表1还可以看出,活性炭的吸附量有明显的提高,也说明了通过化学改性后的活性炭表面产生了大量的含氧基团,当氧化后的活性炭再用NaO H处理后,表面的正电荷就会转化为负电荷,以-COO-的形式存在,氧化负离子化活性炭将更容易吸附阳离子Cu2+,所以吸附量会有较大幅度的增大.[5]表面含氧基团的多少与所用氧化剂的浓度有关,浓度越高,氧化的效果越好.但考虑到成本问题,要选择合适浓度的氧化剂.本实验用16%硝酸进行氧化,再用0.1mol/L的氢氧化钠进行处理后的改性活性炭对Cu2+离子的吸附能力较改性前提高了60%以上.2.2吸附时间对吸附的影响吸附时间对Cu2+离子吸附量有明显影响.实验结果见表2.表2吸附时间对吸附的影响m/g Time/min R/%A/mmol・g-10.806044.250.01150.789048.840.01870.7915063.830.02420.7918091.910.03490.8021091.930.0343注:R为吸附率,A为吸附容量.R=(C1-C2)×100/C1,式中C1和C2分别为吸附前后溶液中铜离子浓度.吸附容量为单位质量的改性活性炭所吸附铜离子的物质的量(mmol).从表2可以看出,随着时间的延长,改性活性炭对铜的吸附率逐渐增大,吸附容量的变化趋势也一致,在3h时,吸附率达到91.91%,再延长吸附时间,变化不大.2.3溶液p H值对吸附的影响溶液p H值对改性活性炭吸附铜离子能力也具有一定的影响.在吸附时间为3h、温度为25℃时,实验结果见表3.44湖州师范学院学报 第28卷表3溶液p H 值对吸附的影响m/g p H R /%A /m mol.g -10.36389.520.01980.36490.160.02010.36592.100.02060.36686.940.01900.36773.060.0165从表3可以看出,在p H 值小于5时,改性活性炭随着溶液p H 值的不断增大其吸附率和吸附容量随之增加;在p H 值大于5时,改性活性炭随着溶液p H 值的不断增大其吸附率和吸附容量却有所减少.所以,改性活性炭吸附铜离子的最佳p H 值为5.3结论(1)氧化处理后的活性炭吸附性能与所用氧化剂的浓度有关,浓度越高,氧化的效果越好.(2)经氧化处理后的活性炭的表面酸度比未处理前要高,这说明在酸性条件下进行氧化处理可使活性炭表面产生以含氧酸形式存在的基团,从而使炭表面酸度增强,活性炭对金属离子的吸附量随改性后活性炭表面酸度的增强而增大.(3)用16%硝酸进行氧化,再用0.1mol ・L -1的氢氧化钠进行处理后的改性活性炭,在p H 值为5、吸附时间为3h 的条件下,对Cu 2+离子的吸附能力提高60%以上.参考文献:[1]刘成,高乃云,黄廷林.活性炭的表面化学改性研究进展[J ].净水技术,2005,24(4):50～52.[2]白树林,赵桂英,付希贤.改性活性炭对水溶液中Cr 3+吸附的研究[J ].化学研究与应用,2001,13(6):670～672.[3]范延臻,王宝贞,王琳,等.改性活性炭对有机物有吸附性能[J ].环境化学,2001,20(5):437～443.[4]Hajime T ,Morio O.Influence of Acidic Surface Oxides of Activated Carbon on Gas Adsorption Characteristics [J ].Car 2bon ,1996,34(6):741～746.[5]Shayda R ,Ferro G M A ,Rivera U J ,et al.Adsorption of pnitrophenol on An Cativated Carbon with Different Oxida 2tions[J ].Carbon ,2003,41(3):387～395.Adsorption of Copper (II)from Aqueous SolutionsUsing Chemical Modif ied Activated C arbonYU Mei fang ,HU Xiaobin ,N I Shengliang(Faculty of Life Science ,Huzhou Teachers College ,Huzhou 313000,China )Abstract :The chemical modified activated carbon is obtained by oxidizing raw activated carbon wit h 16%nit rate acid and being t reated wit h 0.1mol/L sodium hydro xide.This paper st udies t he adsorption of copper (II )f rom aqueous solutions using t his chemical modified activated carbon and t he result shows t hat t he adsorption amount of copper (II )by chemical modified activated carbons 60%higher t han t hat by raw activated carbo n.K ey w ords :activated carbon ;chemical modification ;copper (II )adsorption54第2期 余梅芳,等:化学改性活性炭对Cu (Ⅱ)离子吸附性能的研究。
本科生课程实验（生物工程专业2010年级一班）实验名称单因素优化改性活性炭对水中铜离子的吸附性能姓名李晓萌同组人姓名刘学伟王晓婷程瑶李艳娟李丹玉马雪于宝张越唐二○一三年五月实验1 单因素优化改性活性炭对水中铜离子的吸附性能实验背景及原理：近年来，饮用水安全是一个受到广泛关注的食品安全问题，一系列的饮用水污染事件说明我国目前的饮用水还存在许多的安全隐患。
伴随着工业“三废”和汽车尾气的大量排放以及农药残留的普遍存在，重金属离子已成为饮用水中常见的污染物，也是饮用水质量衡定的重要指标。
铜是一种有毒的重金属，主要通过生产废水排放进入水环境，污染地表水和地下水体，过量的铜对人体有着严重的危害，能引起新陈代谢紊乱、肝硬化及肝腹水等症，甚至会引发癌症。
目前，含铜废水治理的方法主要有化学降解、化学沉淀法、离子交换法、电解法及活性炭吸附法等，其中吸附法被认为是最有效的处理方法。
活性炭常常作为吸附剂用在水处理中，活性炭是一种多孔性的含碳物质, 它具有高度发达的孔隙构造, 活性炭的多孔结构为其提供了大量的表面积，能与气体（杂质）充分接触，从而赋予了活性炭所特有的吸附性能，使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。
就像磁力一样，所有的分子之间都具有相互引力。
正因为如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力，从而达到将有害的杂质吸引到孔径中的目的。
但由于活性炭的生产成本较高，再生过程复杂，限制了活性炭的广泛使用。
因此如何提高其吸附容量和吸附效率、降低成本，对活性炭进行改性处理是目前研究的热点。
活性炭的改性主要包括表面结构改性和表面化学性质改性。
表面结构改性有物理法和化学法。
表面化学性质改性主要有表面氧化法、表面还原法、负载原子和化合物法和酸碱改性法，本实验采用的是酸化改性的活性炭。
实验目的：考察不同因素（本小组为活性炭的浓度）对改性活性炭吸附铜离子体系的影响；测定不同浓度铜离子溶液在794 nm波长下的可见光吸光度，采用Excel 软件绘制铜离子浓度的标准曲线；采用DPS软件对于试验结果进行单因素方差分析，判断不同因素对体系影响的显著性；采用Origin或Excel软件绘制每个因素不同水平的趋势图（折线散点图），挑选出每个因素的3个最适水平，并用于下一步的正交试验设计。
活性炭吸附实验报告
引言概述：
本实验旨在研究活性炭材料在吸附过程中的性能和效果。
活性炭是一种具有高孔隙度和高吸附能力的材料，广泛应用于水处理、空气净化、废气处理等领域。
通过实验确定活性炭的吸附性能，可以为其在工业和环境应用中提供科学依据。
正文内容：
1.活性炭的原理和特性
1.1活性炭的制备方法
1.2活性炭的物理特性和表面结构
1.3活性炭的吸附原理
2.实验设计和方法
2.1活性炭的选择和准备
2.2吸附试剂的选择和制备
2.3实验装置和操作流程
3.吸附实验结果与分析
3.1吸附平衡实验
3.1.1吸附剂用量对吸附效果的影响
3.1.2吸附剂颗粒大小对吸附效果的影响
3.1.3吸附剂pH值对吸附效果的影响
3.2吸附动力学实验
3.2.1吸附速率对吸附效果的影响
3.2.2吸附温度对吸附效果的影响
3.2.3吸附剂可重复使用性能的评估
4.吸附实验的结果讨论
4.1吸附平衡实验结果分析
4.2吸附动力学实验结果分析
4.3吸附剂的选择和应用前景
5.实验改进和未来研究方向
5.1实验方法的改进和优化
5.2活性炭的改良和性能提升
5.3活性炭在环境治理中的应用研究
总结：
通过本实验，我们对活性炭吸附过程的性能和效果进行了研究。
实验结果表明，活性炭吸附效果受到吸附剂用量、颗粒大小、pH值、吸附速率和温度等因素的影响。
活性炭作为一种有潜力的吸附材料，在水处理、空气净化、废气处理等领域具有广阔的应用前
景。
未来的研究可以着重于改进实验方法、提升活性炭的吸附性能，并进一步探索其在环境治理中的应用。
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。
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。
化而制成的多孔性疏水性吸附剂。
活性炭具有比表面积大、活性炭具有比表面积大、活性炭具有比表面积大、高度发达的孔隙结构、高度发达的孔隙结构、高度发达的孔隙结构、优良的机优良的机械物理性能和吸附能力，械物理性能和吸附能力，因此被应用于多种行业。
因此被应用于多种行业。
在水处理领域，在水处理领域，活性炭吸附通常作为饮用活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理，水深度净化和废水的三级处理，以除去水中的有机物。
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，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。
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。
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。
加深理解吸附的基本原理。
目录目录 (1)摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1工业废水概述 (1)1.2 工业废水中重金属离子的处理方法 (2)1.2.1 化学法 (2)1.2.2 物理化学法 (3)1.2.3 生物修复法 (4)1.3 活性炭的吸附机理 (6)1.3.1物理吸附 (6)1.3.2化学吸附 (7)1.4 活性炭吸附重金属效果的影响因素 (8)1.4.1 温度 (8)1.4.2 pH值 (8)1.4.3 溶液初始浓度 (8)1.4.4 吸附时间 (9)1.4.5共存离子 (9)1.4.6其他因素 (10)1.5 活性炭处理重金属的吸附平衡模式 (11)1.5.1 Freundlich模式和Langmuir模式 (11)1.5.2 表面络合模式 (12)第二章实验部分 (13)2.1 实验试剂 (13)2.2 实验仪器与设备 (13)2.3 实验方法 (15)2.3.1 溶液的配置 (15)2.3.2 活性炭的预处理 (15)2.3.3 实验步骤 (15)第三章实验结果与分析 (17)3.1 温度对吸附效果的影响 (17)3.2 PH对吸附效果的影响 (18)3.3 等温吸附曲线 (19)3.4 活性炭对铜离子吸附的动力学研究 (20)第四章结论与展望 (24)4.1 结论 (24)4.2 建议 (24)4.3 误差分析 (24)4.4展望 (25)参考文献 (26)致谢................................... 错误!未定义书签。
摘要每年大量含有多种重金属离子的工业废水的排放，这是因为冶炼、电解、医药、油漆、合金、电镀、纺织印染、造纸、陶瓷与无机颜料制造等行业的工业生产，通过饮水和食物链的生物积累、生物浓缩、生物放大等作用，废水中的重金属离子及其化合物在鱼类及其他水生生物体内富集，对人类和周围的生态环境造成严重的危害。
从工业污水中去除和选择性回收利用重金属是循环经济的内在要求，因吸附法成本低廉、操作简便、去除率高，在处理各种各样的重金属离子污水中，应用较广泛的方法之一。
吸附剂对铜（Ⅱ）离子的吸附性能研究姚斌 08021212关键词：吸附; Cu(Ⅱ)1 前言随着现代工业的迅速发展,生产过程中排出的有害重金属离子废水日益增加。
寻找较为廉价的废水净化材料,对其中有害重金属离子的有效处理已成为环境保护中亟待解决的问题。
本实验主要是研究不同的吸附剂对同种重金属离子的吸附性能，从而比较它们吸附性能的大小。
本实验做了四种吸附剂对铜（Ⅱ）离子的吸附性研究，而且这几种吸附剂的价格较便宜，这也是研究吸附剂的经济学因素。
廉价吸附剂的使用取代了目前成本较高的从溶液中回收重金属离子的方法,同时吸附剂改性会大大提高其吸附量。
阐述了壳聚糖、海泡石、膨润土、海藻和泥炭等结构组成、吸附和离子交换性能等,报道廉价吸附剂对一些重金属离子的最大吸附量是:796 mg Pb/g 壳聚糖,1123 mg Hg/g 壳聚糖,92 mg Cr(Ⅲ)/g 壳聚糖,76 mg Cr(Ⅲ)/g 泥炭,41 mg Pb/g 膨润土,558 mg Cd/g 壳聚糖,215 mg Cd/g 海藻。
由此展现了廉价吸附剂在重金属离子废水处理过程中的巨大优势和良好的发展前景[1][2]。
2 实验部分2．1 试剂及仪器五水硫酸铜（Cu 2SO 4·5H 2O ），ZP 一200型振荡器，TAS990原子吸收分光光度计。
2．2 二价铜离子溶液的配制配制0.1mg/ml 的硫酸铜溶液：称取0.39g 五水硫酸铜固体于烧杯中，然后加水溶解，再转移到1000ml 容量瓶中，摇匀定容[3]。
取上面的溶液50ml 于500ml 容量瓶中，然后用蒸馏水定容，备用。
这是将溶液稀释10倍，也即是此时的浓度为10ug/ml 。
分别称取0.5g 印迹Pb 、活性炭、沸石——壳聚糖、原壳聚糖于四个烘干的100ml 锥形瓶中，然后分别向各锥形瓶中加入25ml 稀释后的硫酸铜溶液，最后将它们放到振荡器中振荡30min 取出。
用TAS990原子吸收分光光度计测定它们的吸光度，并记录数据。
生物活性炭对水溶液中铜、锌离子吸附效果的测定与分析万山【摘要】采用原子吸收分光光度计,测定了水溶液中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)被香蒲活性炭吸附后的含量,并对测定结果进行分析.香蒲活性炭对水溶液中Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的吸附能力与溶液起始pH值、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的初始浓度以及吸附时间成正比;溶液起始pH值为6～8时,香蒲活性炭对Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的单位质量吸附量相对较高.随着活性炭投加量的增加,Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)的去除率增加,但单位质量吸附量降低,最大平衡单位质量吸附量分别为49.45和25.82 mg/g.结果表明,香蒲活性炭是一种较好的吸附材料,对Cu(n)的单位质量吸附量高于Zn(Ⅱ);实际应用中可在pH值为6～8的范围内设计运行pH值,使得Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)去除的同时废水pH值也达标排放.【期刊名称】《湖北理工学院学报》【年(卷),期】2016(032)004【总页数】4页(P17-20)【关键词】原子吸收分光光度法;铜锌;香蒲活性炭;吸附;分析【作者】万山【作者单位】衡阳县环境保护监测站,湖南衡阳421200【正文语种】中文【中图分类】X53原子吸收分光光度法是测定水样中重金属离子，比如Cu(II)、Zn(II)的常用方法[1]。
采矿、油漆、汽车制造、金属电镀和制革厂等工业活动和农业生产活动中化肥和杀虫剂的大量应用是水体重金属污染的主要来源。
Cu(II)、Zn(II)是维持生物体生长的必需微量营养元素，然而当Cu(II)、Zn(II)浓度较高时就会危及生物体健康及环境安全。
吸附是一种有效去除重金属的方式，其中活性炭因具有高孔隙度、大比表面积、表面化学的可变性以及高的表面活性而被认为是一种有效的吸附剂[2]。
由于传统的活性炭都是以成本较高的木材和煤炭为原材料，其应用和推广受到限制，故人们开始寻求廉价的原材料来降低活性炭的制作成本，从市政及工业活动废料到农田废弃物都有相关研究报道[3]。
2科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald环境污染问题特别是由造纸、采矿、电镀等工业活动产生的重金属污染问题越来越严重。
重金属在环境中不可自行分解,随食物链传递在生物体内积累,最终引发慢性或急性中毒。
对含重金属离子的废水,传统的处理方法有化学沉淀、离子交换、化学氧化与还原、反渗透、电渗析以及超滤等[1]。
然而传统技术都存在一定程度的局限性,包括处理效率低、运行条件严、处理费用高等。
目前新型的处理技术是活性炭吸附,活性炭是一种具有发达孔隙结构和较强吸附能力的含碳材料,具有耐酸、耐碱、耐高温、不产生二次污染等优点,而这技术需要大量的活性炭,因此,亟待开发运行成本低、吸附能力强、处理效率高、环保效益好的新型吸附剂。
目前国内外许多学者采用农业废弃物作为活性炭制备原料,如佟雪娇、李九玉等制备了稻草炭[2],鲁秀国、饶婷等用废弃核桃壳粉合成活性炭[3],而孔海平等利用花生壳制备活性炭[4],但有关废弃油菜花秸秆制备的活性炭的相关吸附研究甚少。
本文以油菜花秸秆为原料,用氢氧化钠改性制备了活性炭,并用所制备的活性炭对铜离子进行了吸附实验,研究结果可为含铜废水处理提供参考。
1 实验部分1.1实验仪器电子分析天平(AB104—S)、调速多用振荡器(ZD-8801)、马弗炉(DHG-9425A)、精密P H 仪(P H S-3C )、原子吸收分光光度仪(S o l a a r M k 2-M )、电热恒温鼓风干燥箱(DHG—9123A)、筛子。
1.2实验步骤1.2.1活性炭的制备(氢氧化钠活化法)将油菜花秸秆洗净、晾干、切断,放入400℃马弗炉炭化1h,冷却后得初步碳化炭粉,将其与NaOH颗粒3∶1混合后放入马弗炉380℃保温30min,后750℃保温1h,待冷却,将产物用去离子水洗涤至pH恒定(6附近),120℃鼓风干燥箱,烘干,制得活性炭[5]。
1.2.2模拟微污染水的配制用分析天平称取一定质量的C uS O4·5H 2O ,用蒸馏水溶解,配成铜离子浓度为100mg/L的溶液,实验时将该水样稀释为所需浓度为60.445mg/L的模拟微污染水。
开题报告重金属吸附开题报告重金属吸附随着工业化进程的加快和人类活动的增多，环境污染问题日益严重。
其中，重金属污染是一种严重威胁人类健康和生态系统的环境问题。
重金属具有高毒性、难降解和易积累等特点，对水体、土壤和空气造成了严重的污染。
因此，研究和开发有效的重金属吸附技术成为了当今环境科学领域的热点之一。
重金属吸附是一种通过吸附剂将重金属离子从溶液中去除的方法。
吸附剂可以是天然材料，如沸石、黄麻和藻类等，也可以是人工合成的材料，如活性炭、离子交换树脂和纳米材料等。
吸附剂的选择对于重金属吸附效果起着至关重要的作用。
在过去的几十年里，许多研究人员已经开展了大量的工作，以寻找高效的重金属吸附剂。
其中，活性炭是最常用的吸附剂之一。
活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，能够吸附大量的重金属离子。
此外，纳米材料也成为了研究的热点。
由于其尺寸效应和表面效应的存在，纳米材料具有更高的吸附容量和更快的吸附速度。
除了吸附剂的选择，吸附条件也对重金属吸附效果产生重要影响。
吸附条件包括溶液pH值、温度、初始重金属离子浓度和接触时间等。
不同的重金属离子对于吸附条件有着不同的要求。
例如，对于铅离子，较低的pH值和较高的温度有利于吸附过程；而对于铬离子，较高的pH值和较低的温度更有利于吸附。
因此，在实际应用中，需要根据不同的重金属离子选择合适的吸附条件。
除了单一吸附剂的应用，组合吸附剂也是一种有效的重金属吸附方法。
组合吸附剂是指将两种或多种吸附剂进行组合，以提高吸附效果。
例如，将活性炭与离子交换树脂相结合，可以充分利用两者的吸附特性，提高重金属去除率。
此外，还可以将纳米材料与天然材料相结合，以提高吸附容量和吸附速度。
在重金属吸附技术的研究中，还存在一些挑战和难题需要解决。
首先，吸附剂的再生和回收是一个重要的问题。
目前，大多数吸附剂在吸附后需要进行再生或处理，以达到循环利用的目的。
其次，吸附剂的选择和设计也需要更加精确和合理。
毕业论文开题报告环境工程活性炭吸附铜的研究一、选题的背景、意义随着现代工业及其它产业的迅猛发展，水体污染已经引起了当今世界各国的普遍关注，特别是日益严重的重金属废水污染周围环境的问题。
重金属废水主要含有铬、镍、铜、锌、汞、锰、镉、钒及锡等有毒重金属离子，它的来源很广，如金属矿山、电解、电镀、医药、制革工业等等。
不加处理或处理未达标的重金属废水大量排放，将会对人类自身的健康和生态环境造成极大危害。
金属铜在国民经济生活和工业生产中扮演着重要角色，不断有科研工作者投入到含铜离子废水处理的研究当中。
铜离子如果不经处理排入环境中，通过水迁移、土壤积累和食物链的累积和放大效应，将对人体产生伤害，导致腹痛、呕吐，甚至是肝硬化等[1-2]。
我国已将铜及其化合物列入水体优先控制污染物的“黑名单”[3]。
同时金属铜有较高的经济价值，铜离子不经回收直接排放将会造成很大的资源浪费。
其实，多年来人们不断开发改进处理废水中铜离子的方法和技术,如化学沉淀、氧化、还原、蒸发浓缩、电积、离子交换、吸附和浮选等等多种方法[4]。
化学沉淀法可处理大量的、金属浓度高的工业废水, 但需要污泥脱水设备，并且占地面积大、操作复杂。
而离子交换法中离子交换树脂再生频繁,处理费用高[5]。
吸附法的材料便宜易得，成本低，去除效果好而且不会产生二次污染，一直受到人们的青睐。
活性炭作为一种非极性吸附剂,来源丰富,它具有发达的孔隙结构, 巨大的比表面积, 较多的表面化合物和良好的机械强度，其对重金属去除的有效性已经被广泛论证, 成为吸附重金属的常用吸附剂之一[6]。
目前，颗粒活性炭、粉状活性炭、活性炭纤维、炭分子筛、含碳的纳米材料等相继问世。
二、相关研究的最新成果及动态1吸附机理分析目前, 活性炭对金属离子的吸附机理被认为主要是金属离子在活性炭表面的离子交换吸附,同时还有重金属离子与活性炭表面的含氧官能团之间的化学吸附、金属离子在活性炭表面沉积而发生的物理吸附[7-8]。
Mohan[9]认为如果活性炭对金属离子的吸附中离子交换占主导作用, 那么被吸附与被解吸附的金属离子之比应约等于1, 而目前的研究结果则与此是严重背离的, 因此他认为活性炭对重金属的吸附不仅仅是一个简单的离子交换过程, 活性炭上各种活性位点对重金属的吸附也是一个重要的原因。
同时, 金属阳离子和活性炭表面的阴离子间的静电引力也起了一定的作用。
也有学者[10]认为活性炭对重金属的吸附表现为一种表面络合现象。
活性炭颗粒表面各种含羟基的基团与溶液中离子的各种形态形成表面络合而将其吸附。
2吸附平衡式2.1 Langmuir 模式和Freundlich模式Langmuir模式和Freundlich 模式是活性炭对重金属的吸附中最常见的经典经验模式。
这两个模式主要是依靠大量的实验结果而提出的数学模式,形式简单, 计算方便,能化成某一线性方程进行作图拟合而被广泛应用。
张淑琴等通过对重离子铅、镉、铜等的吸附研究[11]，得出的吸附曲线可以很好与Langmuir 型和Freundlich 型曲线拟合，线性相关系数均在0.95 以上，说明三种金属离子在活性炭上的吸附属单分子层吸附，该吸附过程属于物理吸附和化学吸附并存的物理运动过程，只要金属铅离子充分接触活性炭表面并进入空隙内部就能有效地被吸附，但当吸附到达一定的时间后，吸附运动基本达到一种动态平衡。
Langmuir模式和Freundlich 模式的应用实例是相当广泛的。
但它们同时也含有一些缺点, 因而限制了其应用[12-13]:( 1) Langmuir 模式和Freundlich 模式的参数是通过实验在某种特定条件下( 如pH值一定的条件下) 得出的, 因而不具有普遍性, 只能在有限的范围内才能运用。
( 2)这些经验式都没有明确的物理意义, 在其适用范围内, 只能概括的表达一部分实验事实, 而不能说明吸附作用的机理。
2.2 表面络合模式表面络合模式( Surface Complex Formation Model, SCFM)是基于溶液中配位化学反应平衡理论,把金属阳离子在活性炭表面上的吸附看成是活性炭上的官能团(羟基)与金属阳离子之间的化学反应。
目前具有代表性的表面络合模式有恒定容量模式(Constant capacitance model, CCM) 、扩散层模式(Diffuse layer model, DLM)和三层模式( Triple layer model, TLM) 。
Chen J Paul发现TLM模型不仅能描述在各种变化的情况(如pH值、离子强度、阴离子类型、初始浓度)下H型活性炭对重金属离子的吸附情况,而且还能描述在多个金属离子共存的条件下H 型活性炭对重金属离子的吸附情况。
3吸附影响因素分析3.1活性炭粒径、孔隙的大小活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。
一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。
Huang 和Smith等（1981）通过实验证明[14]，颗粒活性炭（GAC）的吸附速度远小于粉末活性炭（PAC）的吸附速度，孔隙的扩散速率被认为是制约吸附速度的主要因素在随后Huang和Wirth等的实验中，通过一系列的粒径大小不一的粉末活性炭，证明了随着粒径的增加，孔隙内的扩散对吸附过程的影响越来越重要。
Rubin和Mercer(1987)比较了可以通过8～10目筛和可以通过50～200 目筛的颗粒活性炭的吸附速度，得出粒径为可通过8～10目筛的颗粒活性炭达到吸附平衡的时间为95 h，而粒径可以通过50～200目筛的颗粒活性炭达到吸附平衡的时间平均为6 h，两者差距明显。
此外，颗粒的粒径还影响到活性炭比表面积的大小。
活性炭纤维（ACF）与颗粒活性炭和粉末活性炭相比，其孔径分布狭窄而均匀，微孔体积占总体积的90 %左右，微孔孔径大多在1 nm左右，实验表明，其对水中重金属离子的吸附较后两者相比，吸附容量有较大的提高，吸附速率也较快。
3.2温度的影响活性炭对重金属离子的吸附过程实质上是吸附与脱附相互交织的过程。
吸附反应是吸热反应，因此，一般来说温度低一些好。
黄鑫等通过不同温度下的吸附试验发现一定温度下（<50℃）对吸附容量的影响并不大，活性炭对重金属的吸附依旧可以得到比较好的效果。
只有当溶液温度较高（>50 ℃）时，液相吸附热虽然较小，但是由于分子热运动的加剧，导致对吸附平衡的破坏，吸附容量有所减小，表现为物理吸附性能的特性。
3.3 pH值pH 值对活性炭与金属离子之间的亲合力有着非常重要的影响。
Chen[15]发现溶液的pH值从2. 3升高到7后,活性炭对Cu2+的吸附去除率从10%升到95%。
pH值低于此范围时,活性炭对Cu2+的吸附相当小。
Corapcioglu和Huang[16]发现在pH值为3～5的范围内,活性炭对Cu2+的吸附最为显著。
由此可知随着溶液中pH值的增加活性炭对金属离子的吸附量也在增加。
当溶液的pH 值升高后, 活性炭表面官能团被质子化,从而表面电势密度降低,金属阳离子与活性炭表面的静电斥力减少。
同时, 由于活性炭表面的官能团为弱酸性, 当溶液pH 值升高后, 活性炭上负电势点增多, 因而吸附量增多。
过高的pH值会导致金属氢氧化物沉淀的生成, 因此, 在吸附过程中应严格控制好pH值。
[17]3.4活性炭的用量活性炭的用量对吸附有一定的影响。
对于相同的溶液，随着活性炭的用量的增加，铜离子吸附效率也随之增加，吸附效果也随之加强，被吸附离子的相对浓度随之降低，但它的单位吸附量呈现减少的趋势。
此外，溶液的离子强度, 初始浓度对重金属的吸附去除也有影响。
根据EDL( electrostatic double layer双层静电) 理论, 当溶液的离子强度增加, 活性炭的双层静电被压缩,则对金属离子的吸附量增加。
当溶液的初始浓度增加, 金属离子的去除率降低。
活性炭的吸附位点是固定不变的,对金属离子的吸附量也是固定的, 因此当金属离子的初始浓度增加后, 去除率降低。
[18]三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标研究内容：本文研究活性炭吸附废水中铜离子的处理效果的影响因素，包括活性炭用量，pH值，初始浓度，吸附时间，温度等。
研究方法1.绘制含铜离子的标准曲线。
配置Cu2+浓度分别为0.2 mg/L、0.4 mg/L、0.8 mg/L、1.0 mg/L的硫酸铜溶液4份,用紫外分光光度计测定其吸光度，绘制标准曲线。
2.温度对Cu2+在活性炭上吸附的影响。
取9个装有100mL Cu2+ 浓度为10mg/L的硫酸铜溶液的锥形瓶,向其中均加入2g活性炭，分别为10℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的温度下振荡3h ,然后过滤取滤液，再用紫外分光光度计测定活性炭对Cu2+吸附效果。
3. 原水pH值对Cu2+在活性炭上吸附的影响。
取7个装有100mL Cu2+ 浓度为10mg/L 的硫酸铜溶液的锥形瓶,分别用已经配好的盐酸和氢氧化钠溶液调其pH值分别为 2 , 3 , 4 , 5 ,6 ，8 , 10 。
然后分别向其中加入2g活性炭并置于振荡器上振荡3h , 然后过滤取滤液，再用原子吸收分光光度计测定活性炭对Cu2+吸附效果。
4. Cu2+在活性炭上吸附时间的确定。
取10个装有Cu2+浓度为10mg/L硫酸铜溶液100mL的锥形瓶,向其中均加入2g经水洗的颗粒活性炭,在调速多用振荡器上以中速振荡,在时间分别为5 ,10 ,20 ,30 ,60 ,90 ,120 ,150 ,180 ,210min 时各取下一个锥形瓶经过滤后,取滤液然后用紫外分光光度计测定活性炭对Cu2+吸附效果。
5.温度对Cu2+在活性炭上吸附的影响。
取9个装有100mL Cu2+ 浓度为10mg/L的硫酸铜溶液的锥形瓶,向其中均加入2g活性炭，分别为10℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的温度下振荡3h,然后过滤取滤液，再用紫外分光光度计测定活性炭对Cu2+吸附效果。
6.吸附等温线的绘制。
准确配制Cu2+浓度分别为2mg/L ,4mg/L ,6mg/L, 8mg/L, 10mg/L,12mg/L的硫酸铜溶液,然后各取100mL加入装有2g活性炭的锥形瓶中,置于振荡器上振荡3h后取下过滤并测定分别的吸光度,通过标准曲线计算出对应的Cu2+ 平衡浓度,以Cu2+平衡浓度和吸附容量绘制吸附等温线。
四、论文详细工作进度和安排2010.10-2010.12.20完成开题报告并进行开题答辩；2010.12.20-2011.1.10编写毕业设计方案，做好设计所需前期准备工作；2011.1.11-2011.2.10 完成工艺、设备设计计算，编写设计说明书；2011.3.11-2011.4.10实验2011.5.11-2011.5.20毕业设计初稿撰写、修改及定稿；2011.5.20-2011.5.25论文PPT制作、参加设计答辩，提交与毕业设计相关的其它材料。
