活性炭吸附重金属离子的研究外文文献原文
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通过胺改性活性炭加强汞离子的吸附作用摘要:汞是在水中和沉淀物中发现的最有毒性的金属之一。
在努力建立一个有效的吸附作用用于水汞去除的过程中,活性炭(AC)与氨基封端的有机硅被修改(3-氨基丙基,APTES)。
氨基丙基与已修改的活性炭(MAC)的表面性质在扫描电子显微镜(SEM-EDS)和能量色散光谱法的结合下具有傅立叶变换红外光谱(FT-IR)和电位的特征。
对溶剂,APTES浓度,反应时间和温度对表面改性的影响进行了评价。
水汞吸附动力学和能力也被确定。
结果证明强汞结合胺配体通过碳表面官能团之间(-COOH,-COH)硅烷醇反应和APTES分子有效地引入到了活性碳表面。
在零电荷(PZC)下,改性将pH从9.6降到4.54,更有利于阳离子吸附。
已修改的活性碳呈现出了Hg(II)吸附作用更快的速率并且与未修改的活性碳相比,已修改活性碳的吸附能力是未修改活性碳的两倍以上。
关键词:活性炭;APTES;表面改性;汞吸附1.介绍汞(Hg)是在环境中的毒性极高的金属之一,它能引起人类不可逆的神经损伤。
世界卫生组织(WHO)建议的最大汞摄入量为0.3微克每周。
在我们的饮用水中可接受的最大混合浓度为1微克每升。
美国环保局允许的废水总汞的排放限值为10毫克每升而饮用水的极限为2毫克每升。
日本环境部建立了更加严格的限制在0.5微克每升到5微克每升之间。
因此,除去汞来控制在一个可接受浓度是饮用水中和废水处理中的一个挑战。
传统的方法已经应用于去除和分离水汞离子,包括硫化物沉淀,离子交换,明矾和铁凝血。
这些方法中,常常具有的去除效率很低。
所以需要一个额外的处理过程,但是拆除过程可能产生更多的污泥。
然而,当汞含量低的时候去除是无效的的。
因此,有一种强烈的动机来开发新的吸附剂能够具有高的效率和选择性的从含水介质中去除汞离子。
活性炭(AC)是一种常见的吸附剂,通常用于水性金属的去除。
因为其优良的多孔结构,特殊的表面特性,可重用性,以及最低的成本和环境友好的性质。
环境污染中重金属离子的活性炭吸附研究近年来,环境污染成为人们最为关注的话题之一。
各种因素导致的环境污染严重影响了人类健康和生态系统的平衡。
其中,重金属离子是一个非常严重的问题,它们可以存在于大气、水、土壤中,对人类和环境造成低速而毒性极大的危害。
因此,研究重金属离子在环境中的吸附方式,成为了环境保护的一个重要方向。
本文将主要探讨重金属离子的活性炭吸附研究。
一、重金属离子的危害重金属离子是人类生产和生命活动中不可避免的存在物质。
然而,大量的工业排放和不当生活垃圾处理都会导致环境中的重金属离子超标,一旦被人类或者动物摄入,就会对身体造成极大的伤害。
例如,镉、铅、汞等重金属对生物体的毒性影响较为严重。
铅通过影响神经、血液、肾脏等部位的功能而危害人体健康,可导致贫血、智力低下等疾病。
镉可以在体内聚集,影响肾功能,并可诱导肝癌。
汞具有高度毒性,可导致神经系统受损、智力低下、肝损伤等。
二、活性炭的吸附机理活性炭是一种无色无臭、化学稳定、孔隙结构高度发达的多孔性物质。
其主要成分是碳,因此常常被具有吸附、分离、净化等功能的材料之一。
对于重金属离子的吸附,其机理主要分为两种类型:一种是物理吸附,即物质表面的静电场和范德华力作用将离子吸附在其表面,这种吸附是可逆的;另一种是化学吸附,即离子与活性炭表面的吸附剂发生化学反应,形成化合物,这种吸附是不可逆的。
三、活性炭吸附重金属离子的应用研究1. 研究背景由于活性炭具有良好的吸附性能,且在制备过程中具有很好的操作性和可靠性,因此广泛应用于水中重金属离子的吸附,包括镉、汞、铜、铬等离子的吸附。
活性炭吸附机理复杂,且被吸附的离子很多,故作为一种环境保护技术,其研究也变得尤为重要。
2. 研究进展目前,活性炭吸附重金属离子的研究成果已经非常丰富。
在铅、锌、铜等离子的吸附方面,研究者主要实验了活性炭的制备方法、吸附机理、吸附条件等。
例如,使用表面改性活性炭对水中的铅离子进行吸附,结果表明,改性后的活性炭对铅离子的吸附能力显著提高。
活性炭纤维在工业废水处理中吸附重金属离子的研究
李顺顺;李伏虎;张佳;王雅丽;张华;李瑞
【期刊名称】《山东化工》
【年(卷),期】2022(51)5
【摘要】为了将活性炭纤维应用在工业处理废水中,使用沥青基活性炭纤维,测定不同条件下其对液相中重金属离子的吸附量,研究吸附量随时间的变化关系,从而确定吸附最佳条件。
结果表明,活性炭纤维的比表面积、孔容积对工业废水处理影响起着决定性作用,温度、待处理溶液浓度对工业废水处理影响起着重要影响作用。
【总页数】4页(P216-219)
【作者】李顺顺;李伏虎;张佳;王雅丽;张华;李瑞
【作者单位】安徽理工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ424.1;X703
【相关文献】
1.改性活性炭纤维对重金属离子的吸附研究
2.化学改性强化活性炭纤维吸附重金属离子
3.活性炭纤维对水中重金属离子的吸附研究
4.活性炭纤维对铜离子的吸附研究
5.活性炭纤维对水中重金属离子的吸附分析
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粉状活性炭对水中重金属离子的吸附行为研究随着工业化的快速发展和人口的增加,水资源的污染问题变得越来越突出。
其中,重金属离子是水体中最常见的污染物之一,对于水环境以及人体健康都具有严重的危害。
活性炭作为一种常用的吸附材料,具有较高的吸附性能和广泛的应用前景。
本文旨在探讨粉状活性炭对水中重金属离子的吸附行为,并分析其影响因素和吸附机理。
首先,研究粉状活性炭的基本性质对于深入了解其吸附行为至关重要。
活性炭的吸附性能与其比表面积、孔径大小、孔隙结构以及表面化学性质密切相关。
一般来说,粉状活性炭具有较大的比表面积和丰富的孔隙结构,这使得其具有较强的吸附能力。
此外,活性炭的表面化学性质也对吸附行为起着重要的作用。
表面官能团的存在可以通过化学吸附与重金属离子进行反应,从而增加吸附能力。
其次,粉状活性炭对水中重金属离子的吸附行为受到多种因素的影响。
首先是重金属离子的种类和浓度。
不同种类的重金属离子具有不同的电荷、半径和络合能力,因此对活性炭的吸附能力有所差异。
一般而言,重金属离子的吸附能力与其电荷量成反比关系,在一定范围内随着浓度的增加而增加。
此外,水的pH值和温度也会对吸附行为产生影响。
正常情况下,粉状活性炭对中性和酸性环境更具吸附能力,而碱性条件下则显著降低。
温度的提高通常会增加吸附速率,但吸附容量可能会下降。
然后,研究粉状活性炭对水中重金属离子的吸附机理有助于优化吸附过程并提高吸附效率。
目前常用的吸附机理有表面吸附、离子交换和络合等。
表面吸附是指重金属离子与活性炭表面的物理吸附作用。
离子交换是通过活性炭表面的官能团与重金属离子之间的离子交换反应进行的。
络合是指活性炭表面官能团与重金属离子之间形成络合物。
综合吸附机理有助于选择合适的活性炭材料和调控吸附条件,从而提高重金属离子的去除效果。
最后,对粉状活性炭在水处理领域中的应用前景进行展望。
粉状活性炭对水中重金属离子的吸附能力优秀,并且可以通过调控其物理结构和化学性质来进一步提高吸附效率。
生物炭吸附重金属离子的研究进展一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展,重金属污染问题日益严重,对人类健康和生态环境构成了严重威胁。
重金属离子具有生物毒性、持久性和难以降解等特点,其在水体、土壤和大气中的累积会对生态系统产生长期的负面影响。
因此,开发高效的重金属离子去除技术成为了当前环境保护领域的研究热点。
生物炭作为一种新兴的吸附材料,因其独特的物理化学性质,如高比表面积、丰富的官能团和良好的生物相容性等,在重金属离子吸附领域展现出了巨大的应用潜力。
本文旨在对生物炭吸附重金属离子的研究进展进行综述,以期为相关领域的研究提供有益的参考和启示。
本文首先介绍了重金属离子污染的现状及危害,阐述了生物炭的来源、制备方法和表征手段。
随后,重点综述了生物炭吸附重金属离子的机理、影响因素和吸附性能评价方法。
本文还讨论了生物炭在实际应用中的优缺点及改进策略,并展望了生物炭在重金属离子吸附领域的未来发展方向。
通过对相关文献的梳理和评价,本文旨在为相关领域的研究者提供全面的信息参考,推动生物炭在重金属离子吸附领域的应用和发展。
二、生物炭的制备与表征生物炭的制备是吸附重金属离子应用中的关键步骤,其过程涉及生物质原料的选择、热解条件的优化以及炭化产物的后处理。
常用的生物质原料包括农林废弃物、水生生物以及城市有机废弃物等,这些原料具有来源广泛、可再生、环境友好等特点。
热解条件如温度、气氛和升温速率等,对生物炭的理化性质如比表面积、孔结构、表面官能团等具有显著影响。
生物炭的表征是评估其吸附性能的基础。
常用的表征手段包括扫描电子显微镜(SEM)观察其表面形貌,透射电子显微镜(TEM)分析其内部结构,比表面积和孔径分布测定仪(BET)测定其比表面积和孔结构,以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)和射线光电子能谱(PS)分析其表面官能团和化学元素组成。
这些表征手段有助于深入了解生物炭的结构和性质,从而指导其在实际应用中的优化。
近年来,随着制备技术的不断创新和表征手段的日益完善,生物炭的制备与表征研究取得了显著进展。
《重金属离子吸附材料的制备及性能研究》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展,重金属离子污染已成为当前环境保护领域面临的重要问题。
为了有效解决这一问题,本文旨在研究重金属离子吸附材料的制备及其性能。
通过对材料的合成方法、结构特征、吸附性能等方面进行深入研究,为重金属离子污染治理提供新的思路和方法。
二、文献综述近年来,重金属离子吸附材料的研究已成为环保领域的研究热点。
目前,常见的吸附材料包括活性炭、生物质材料、金属氧化物等。
这些材料在重金属离子吸附方面具有一定的效果,但仍然存在吸附容量低、选择性差、再生困难等问题。
因此,开发具有高吸附容量、高选择性、易再生的重金属离子吸附材料具有重要意义。
三、材料制备本文采用一种新型的制备方法,以某种天然矿物为原料,通过酸浸、沉淀、热处理等步骤,制备出一种具有优异性能的重金属离子吸附材料。
具体步骤如下:1. 原料选择与预处理:选择合适的天然矿物作为原料,进行破碎、磨细等预处理。
2. 酸浸:将预处理后的原料进行酸浸处理,使重金属离子从矿物中溶出。
3. 沉淀:通过添加某种沉淀剂,使溶出的重金属离子以沉淀形式析出。
4. 热处理:将沉淀物进行热处理,使材料结晶并提高其稳定性。
四、材料性能研究1. 结构特征:通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段,对制备出的重金属离子吸附材料的结构特征进行分析。
结果表明,该材料具有较高的结晶度和良好的形貌。
2. 吸附性能:在实验室条件下,对材料进行重金属离子吸附实验。
结果表明,该材料对多种重金属离子具有较高的吸附容量和较快的吸附速率。
同时,该材料还具有较好的选择性,能够在多种离子共存的情况下优先吸附目标离子。
3. 再生性能:对吸附饱和后的材料进行再生实验。
结果表明,该材料具有良好的再生性能,经过多次再生后仍能保持较高的吸附性能。
五、结论本文成功制备出一种具有优异性能的重金属离子吸附材料,并通过实验研究了其结构特征、吸附性能和再生性能。
活性炭吸附法处理重金属废水研究进展活性炭是一种具有高度孔隙结构和很强吸附能力的吸附剂,广泛应用于环境治理领域。
重金属废水是目前环境中的重要污染源之一,具有毒性、难降解和广泛存在的特点,对环境和人体健康造成严重威胁。
本文将探讨活性炭吸附法在处理重金属废水中的研究进展。
重金属废水通常是由工业生产过程中的废水、冶炼废水、化学废水和生活污水等形成的,其中主要包括铬、镉、铅、汞、镍、锌等重金属离子。
这些重金属离子对环境的危害主要表现在两个方面:一是它们能够胁迫植物生长,破坏生态平衡;二是它们在环境中难以分解,会积累在水体、土壤和生物体内,对人体健康造成慢性毒害。
因此,寻找一种高效且经济实用的处理重金属废水的方法是非常重要的。
活性炭作为一种吸附剂具有以下特点:首先,活性炭具有很高的比表面积和丰富的孔隙结构,能提供大量的吸附位点,增加吸附量;其次,活性炭的吸附作用是物理吸附,不会改变重金属离子的性质,容易回收再利用;同时,活性炭具有较高的化学稳定性,能够在酸碱环境中有效工作。
综上所述,活性炭吸附法是一种理想的处理重金属废水的方法。
目前,活性炭吸附法在处理重金属废水方面的研究进展如下:首先,活性炭材料的研究是活性炭吸附法的基础。
研究人员通过选择合适的原料和制备工艺,可以控制活性炭的孔隙结构和表面性质。
例如,采用富含木质素的植物作为原料,通过炭化和活化处理可以制备具有高孔隙度和较好吸附性能的活性炭。
此外,也有人研究了改性活性炭的制备方法,通过表面改性或添加功能材料,提高活性炭的吸附性能和选择性。
其次,活性炭吸附过程中的影响因素也是研究的重点之一。
研究者发现pH值、温度、初始浓度、废水流速等因素对活性炭吸附效果有着重要影响。
这主要是由于这些因素能够影响重金属离子的电离程度、水和溶质之间的扩散速率以及活性炭的孔隙结构。
因此,在实际应用中需要综合考虑这些因素以提高活性炭吸附的效果和经济性。
最后,活性炭的再生利用问题也是研究的热点之一。
《重金属离子吸附材料的制备及性能研究》篇一一、引言随着工业的快速发展,重金属离子污染已成为一个严重的环境问题。
如何有效地去除和回收废水中的重金属离子已成为一个迫切的科研课题。
本论文着重探讨了重金属离子吸附材料的制备及性能研究,通过探索合适的材料和制备工艺,以实现高效的吸附性能和优良的再生能力。
二、材料制备(一)实验材料本实验所使用的材料主要包括吸附剂原料(如活性炭、硅基材料等)、重金属离子溶液以及必要的化学试剂等。
(二)制备方法本实验采用溶胶-凝胶法结合高温煅烧工艺制备重金属离子吸附材料。
具体步骤如下:首先,将吸附剂原料按照一定比例混合,加入适量的化学试剂进行预处理;然后,通过溶胶-凝胶法形成凝胶体;最后,进行高温煅烧处理,得到所需的吸附材料。
三、性能研究(一)吸附性能测试本实验通过静态吸附法测试所制备的重金属离子吸附材料的吸附性能。
具体而言,将一定浓度的重金属离子溶液与吸附材料进行接触,在一定的温度和时间条件下进行吸附反应,然后测定反应前后溶液中重金属离子的浓度变化,从而得到吸附材料的吸附性能数据。
(二)吸附动力学研究为了研究吸附过程的动力学特性,本实验采用了动力学模型对实验数据进行拟合。
通过对不同时间点的吸光度进行测定,分析了不同时间段内重金属离子的吸附情况,为优化吸附条件提供了依据。
(三)再生性能研究本实验通过循环再生实验评估了所制备的重金属离子吸附材料的再生性能。
在经过一定次数的吸附-解吸过程后,观察吸附材料的结构变化和吸附性能的变化,以评估其再生能力。
四、结果与讨论(一)实验结果通过实验,我们得到了不同条件下制备的重金属离子吸附材料的性能数据。
具体而言,我们研究了不同原料配比、煅烧温度和时间等因素对吸附性能的影响。
同时,我们还对吸附动力学和再生性能进行了深入研究。
(二)结果分析通过对实验数据的分析,我们发现所制备的重金属离子吸附材料具有较高的吸附性能和良好的再生能力。
此外,我们还发现原料配比、煅烧温度和时间等因素对吸附性能具有显著影响。
生物炭吸附去除重金属研究综述
王晓佩;薛英文;程晓如;刘芸
【期刊名称】《中国农村水利水电》
【年(卷),期】2013()12
【摘要】生物炭作为一种新型的吸附剂,近年来成为环境、能源等领域的关注热点。
生物炭对水及土壤中的重金属离子如Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)等具有较好的吸附去除效果。
通过对目前国内外生物炭对重金属离子去除研究的论文进行总结分析,归纳得出了
生物炭对重金属的去除机理及其影响吸附效果的因素等。
并将生物炭与目前常用的活性炭进行比较,分析了二者的相似性与不同点,指出使用生物炭来代替活性炭去除
溶液中的重金属污染是可行的。
【总页数】6页(P51-56)
【关键词】生物炭;重金属离子;吸附机理;活性炭
【作者】王晓佩;薛英文;程晓如;刘芸
【作者单位】武汉大学土木建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】S153
【相关文献】
1.木屑活性炭吸附去除水中重金属离子的研究 [J], 黄宏霞;胡平;陈小敏
2.生物炭吸附剂去除重金属污染物的研究现状 [J], 邓烁;李璇;游泽华;赵研;
3.吸附重金属用活性炭对汞的去除特性研究 [J], 周刚;刘文君;冯兆敏;胡克武
4.玉米芯基活性炭吸附去除水中重金属的实验及机理研究 [J], 赵研;郎朗;姜彬慧;邓烁
5.生物炭吸附去除溶液中硝态氮研究综述 [J], 王靓;葛春兰;薛英文;王晓佩;程晓如因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
采用活性炭纤维吸附去除水中的三价钐对活性炭纤维吸附水中三价钐(Sm(III))的效率进行研究。
分析pH值、金属溶液初始浓度、离子强度、温度和反应时间对吸附的影响。
结果显示:在酸性溶液(qmax=90g/kg,pH3.0)和接近中性的溶液(qmax=350g/kg,pH6.5)中,活性炭纤维对Sm(III)具有显著的吸附作用。
标签:钐;活性炭纤维;吸附性能;红外光谱(FTIR);稀土元素doi:10.19311/ki.16723198.2016.26.139开采业、加工业和制造业都对环境造成了严重危害,为保证绿色环保和可持续发展,从大量工业废水中,回收稀土元素(REE)具有非常重要的意义。
工业废水成分复杂,有毒金属离子含量日渐增加,严重污染水资源,造成环境和健康问题,应该在排放前先行处理。
在大量的工业废水中去除有毒金属离子是一项划算的补救技术,常用吸附剂成本较高。
吸附和离子交换技术,是研究最多的废水处理技术。
活性炭和生物炭都是去除重金属离子、治理水污染和净化水资源非常有效的吸附剂。
由于比表面积大、表面活性官能团对多价金属离子和其他污染物具有很强的亲和性。
由于活性炭生产成本较高,不易用于大规模废水处理。
因此,大量机构对低成本的、高利用率、可用于大规模废水处理的活性炭进行研究。
从仙人掌纤维萃取物中制得的生物活性炭,是一种生物质副产物,比表面积大,有利于吸附,可制得低成本、高分散率的活性生物炭。
本文主要对材料特性进行表征,对影响生物吸附三价镧(Ln(III))特性的各项参数进行研究(如:pH,镧系元素浓度、离子强度、温度和反应时间),对热力学参数进行测定(如:Kd,△G,△H和△S),为水污染处理技术的发展奠定基础。
1 材料和方法1.1 材料在常压下,采用Sm(N03)3·6H2O制备钐离子溶液。
采用商用玻璃电极进行pH值测定。
从仙人掌纤维萃取物中制得的活性生物炭作为吸附剂,通过扫描电镜进行材料的表征,以比表面积测试理论(BET测试)为基础,采用氮气吸附法,测定表面积。
《载铁活性炭复合吸附剂去除锑钼性能研究》一、引言随着工业的快速发展,水体污染问题日益严重,其中重金属污染已成为影响人类健康的主要环境问题之一。
锑(Sb)和钼(Mo)作为常见的重金属元素,因其广泛存在于工业废水中,其去除问题备受关注。
传统的重金属处理方法如化学沉淀、离子交换等虽然有一定的效果,但往往存在处理效率低、易产生二次污染等问题。
因此,研究开发高效、环保的新型吸附材料对锑钼等重金属的去除具有重要的实际意义。
本研究旨在探究载铁活性炭复合吸附剂对锑钼的吸附性能,以期为实际水处理提供理论依据。
二、材料与方法1. 材料本研究所用材料包括载铁活性炭复合吸附剂、锑钼溶液及其他化学试剂。
其中,载铁活性炭复合吸附剂通过一定的制备工艺合成,具有较高的比表面积和良好的吸附性能。
2. 方法(1)吸附剂的制备:采用适当的制备工艺合成载铁活性炭复合吸附剂。
(2)吸附实验:在实验室条件下,设置不同的实验条件(如温度、pH值、吸附时间等),测定载铁活性炭复合吸附剂对锑钼的吸附性能。
(3)数据分析:采用适当的统计方法对实验数据进行处理和分析,以评估载铁活性炭复合吸附剂对锑钼的去除效果。
三、结果与讨论1. 吸附性能分析实验结果表明,载铁活性炭复合吸附剂对锑钼具有良好的吸附性能。
在一定的实验条件下,吸附剂对锑钼的去除率随着吸附时间的延长而提高,达到一定时间后,去除率趋于稳定。
此外,吸附剂的吸附性能受温度、pH值等因素的影响,适当调整实验条件可进一步提高吸附效果。
2. 吸附机理探讨载铁活性炭复合吸附剂之所以能够有效地去除锑钼,主要归因于其特殊的物理化学性质。
一方面,活性炭具有较高的比表面积和丰富的孔隙结构,为锑钼的吸附提供了良好的物理条件;另一方面,铁离子的引入增强了吸附剂的化学活性,通过配位作用、静电作用等化学过程进一步增强了锑钼的去除效果。
此外,pH值对吸附过程的影响也不容忽视,适当的pH值有利于提高吸附剂的表面电荷密度和化学反应活性,从而进一步提高锑钼的去除率。
Materials Science and Engineering A391(2005)121–123Adsorption behaviors of heavy metal ions onto electrochemicallyoxidized activated carbonfibersSoo-Jin Park∗,Young-Mi KimAdvanced Materials Division,Korea Research Institute of Chemical Technology,P.O.Box107,Yusong,Daejeon305-600,South KoreaReceived4March2004;received in revised form17August2004;accepted27August2004AbstractIn this work,the effect of electrochemical oxidation treatments of activated carbonfibers(ACFs)was studied in heavy metal adsorption behaviors.As a result,the acidic or basic anodic treatment led to increases of Cr(VI),Cu(II),and Ni(II)adsorptions,which could be attributed to the oxygen-containing functional groups of the ACF surfaces.©2004Elsevier B.V.All rights reserved.Keywords:Activated carbonfibers;Electrochemical treatments;Surface properties;Heavy metal ions;Adsorption1.IntroductionAs compared with conventional granular or powder activated carbons,activated carbonfibers(ACFs)have been widely used as an excellent adsorbent because of their large surface area,microporous character,and high adsorption/desorption rate[1].Also,the microstructure of ACFs is developed during activation,and influenced by many factors,such as the degree of activation and the conditions used for carbonization[2].The adsorption/desorption rate of carbonaceous adsorbents is greatly depended on not only microporous structure but also surface properties[3].Gen-erally,the electrochemical oxidation treatment of carbon in the electrolytes used can produce microstructure and surface changes of the carbon surfaces.The advantage of electro-chemical oxidation treatment is obtaining a relatively large number of oxygen-containing functional groups on ACF surfaces[4].In this work,ACFs are modified by electrochemical ox-idation treatment with acidic or basic electrolyte to obtain oxygen-containing functional groups,and the effect of elec-∗Corresponding author.Tel.:+82428607234;fax:+82428614151.E-mail address:psjin@krict.re.kr(S.-J.Park).trochemical oxidation treatment on ACFs is studied in the context of heavy metal adsorption behaviors.2.ExperimentalThe pitch-based ACFs(bundle type,Kureha)were washed with deionized water and dried for24h at80◦C(untreated-ACFs).All other chemicals were purchased in analytical grade purity from Aldrich Chemical Co.and used as re-ceived.The ACFs were subjected to electrolytic reaction in the aqueous solutions of10wt.%H3PO4(A-ACFs)and NH4OH(B-ACFs),whereby negative ions were attracted to the surface of the ACFs acting as an anode,thereby modi-fying the ACF surfaces.A cathode graphite plate was also submerged in the electrolyte solution,and the conditions of the surface treatment were processed in an electro-bath at7A for10min.The treated ACFs emerging from the electrolytic cell were dried for6h at110◦C.The surface properties of ACFs were measured by Boehm’s titration.The specific sur-face area and the pore structure were evaluated from nitro-gen adsorption data at77K(Micromeritics,ASAP2010)[5].0.05g of the ACFs was placed in contact with150ml solution of20ppm concentrations of Na2CrO4·4H2O,CuCl2·2H2O, and NiCl2·6H2O.The single bottle was sealed with paraffin0921-5093/$–see front matter©2004Elsevier B.V.All rights reserved. doi:10.1016/j.msea.2004.08.074122S.-J.Park,Y.-M.Kim /Materials Science and Engineering A 391(2005)121–123Table 1Surface functionalities of ACFs by Boehm titrationOxygen-containing functional groups (meq/g)CarboxylicLactonic Phenolic Untreated-ACFs 34070A-ACFs 40230140B-ACFs48070film and then shaken.The adsorbed amount of heavy metal ions was measured by inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer (ICP-AES,Jovin-Yvon Ultima-C).3.Results and discussionNumerous studies on surface functionalities of carbon are already described in the literature.The difference of the sur-face functionalities on basic ACFs and acidically treated ACFs are determined by Boehm’s titration and listed in Table 1.The three bases used in the titration are regarded as approximate probes of acidic surface functionalities accord-ing to the scheme NaHCO 3(carboxyl),Na 2CO 3(carboxyl and f-lactone),NaOH (carboxyl,f-lactonic,and phenolic).As seen in Table 1,various oxygen-containing functional groups,i.e.,carboxylic,lactonic,and phenolic groups are induced in the ACF surfaces by electrochemical oxidation treatment The porous textural parameters of the original and the modified samples are obtained,as listed in Table 2.The total pore volume and the micropore volume of elecrochemically treated ACFs are decreased.This is due to the increase of oxygen-containing functional groups,which are attributed to the block of the micropores.Also,the BET’s specific sur-face area is decreased by 19%for A-ACFs compared to the B-ACFs.This can be explained by that the specific surface area and the micropore volume of A-ACFs are decreased by the pore blocking of surface functional groups and by pore destroying of acidic electrolyte with these basic carbon ma-terials.Adsorption isotherms of Cr(VI),Cu(II),and Ni(II)from aqueous solutions of heavy metal ions in the time range 0–180min on the three samples of ACFs without adding any buffering reagent are shown in Figs.1and 2.Fig.1clearly shows that the initial adsorption rate of Cr(VI)ion on the ACFs increased rapidly,especially due to the molecular sieve structures of the ACFs.Also,the amount of Cr(VI)adsorbed is comparatively much larger than the amount of Cu(II)and Ni(II)adsorbed under similar conditions.This can be imag-ined that the high ionic radius of Cu(II)(0.70˚A)and Ni(II)Table 2Textural characteristics of electrochemically treated ACFsMicropore volume (cm 3g −1)Total pore volume (cm 3g −1)BET surface area (m 2g −1)Untreated-ACFs 0.787 1.0271944A-ACFs 0.2430.5601430B-ACFs0.6600.7811757Fig.1.Adsorption of Cr(VI)onto activated carbon fibers as a function of contacttime.Fig.2.Adsorption of metal ions onto activated carbon fibers as a function of contact time:(a)Cu(II)and (b)Ni(II).S.-J.Park,Y.-M.Kim/Materials Science and Engineering A391(2005)121–123123(0.69˚A)compared to that of Cr(VI)(0.52˚A)induces a quick saturation of adsorption sites because of steric over-crowding.It results in lower adsorption capacities for Cu(II) and Ni(II)than for Cr(VI)[6].The adsorption capacity for Cu(II)appears to be higher than that for Ni(II).It seems to be due to the difference of affinity between ACF surfaces and adsorbed ions.At the low pH,the dominant species of Cr(VI)in the solution are anionic species like HCrO4−, Cr2O72−,Cr4O132−,and Cr3O102−[7].Also,at the high pH,carbon behaves as an acid,whereas at the low pH values it behaves as a base[8].Thus,the chromate anions will be expected to interact more strongly with the electron accepter H+of surface functional groups of ACF surfaces.That is, there is a possibility of the existence of some active sites where negatively charged Cr(VI)can be adsorbed.At pH5,Cu(II)and Ni(II)are cationic species,such as, Cu2+or CuOH+and Ni2+or NiOH+[6].And they are suit-able to interact with negatively charged groups of ACFs.H+ ions compete with metal ions for the exchange sites in the system at pH5and the surface functional groups in aqueous solution produce H+ions,which are directed towards the liq-uid phase,leaving the carbon surface with negatively charged sites.Thus,the availability of relatively high concentration of negatively charged sites in case of the treated ACFs results in an increase in the adsorption of Cu(II)and Ni(II),as seen in Fig.2.As illustrated in Figs.1and2,the percentage adsorption of heavy metal ions increases with increasing the agitation reaction time and the adsorbent capacities decrease in the order B-ACFs>A-ACFs>untreated-ACFs,in spite of a de-creases of specific surface area,as seen in Figs.1and2.This is because at higher dose of adsorbent due to the increased oxygen-containing functional groups,more adsorption sites are available,causing higher removal of heavy metal ions. Also,A-ACFs show lower percentage adsorption of heavy metal ions than that of B-ACFs.It seems to be due to the destruction of micropores by acidic electrolyte,resulting in decreasing the specific surface area.These results can be ex-plained that the adsorption capacities of ACFs are greatly depended on not only microporous structure but also surface properties.4.ConclusionsIn this work,the oxidized ACFs were studied in the ad-sorption characteristics in terms of the microstructures and surface functional groups.In the results of XPS and BET, the specific surface area of the treated ACFs was decreased, whereas oxygen-containing functional groups of the treated ACFs were increased.As expected,the increased surface functional groups led to an increase of the adsorption of heavy metal ions.In case of A-ACFs,the adsorption of heavy metal ions was increased by increasing of oxygen-containing func-tional groups,in spite of a decrease of specific surface area by acidic electrolyte.References[1]A.Ahmadpour,D.D.Do,Carbon35(1997)1723.[2]Z.Yue,C.Mangun,J.Economy,P.Kemme,D.Cropek,S.Maloney,Environ.Sci.Technol.35(2001)2844.[3]S.J.Park,J.S.Shin,J.Colloid Interface Sci.264(2003)39.[4]C.Grogger,S.G.Fattakhov,V.V.Jouikov,M.M.Shulaeva,V.S.Reznik,Electrochim.Acta49(2004)721.[5]S.Brunauer,P.H.Emmett,E.Teller,J.Am.Chem.Soc.60(1938)309.[6]K.Kadirvelu,C.Faur-Brasquet,P.Le Cloirec,Langmuir16(2000)8404.[7]V.K.Garg,R.Gupta,R.Kumar,R.K.Gupta,Bioresour.Technol.92(2004)79.[8]A.¨Ozer,D.¨Ozer,J.Hazard.Mater.100(2003)219.。