生物基活性炭吸附废水中Cu2+性能研究

修东辉?吴雪?王源?耿剑博?范俊刚

摘要：以椰壳基活性炭为吸附剂，考察其对模拟废水中Cu2+的吸附性能，通过考察Cu2+初始质量浓度、吸附剂用量、吸附时间等不同条件对椰壳基活性炭吸附能力的影响。结果表明：单位质量活性炭吸附容量随模拟废水中Cu2+初始质量浓度增加而增加，吸附饱和后不再增大；活性炭投入量增大有利于废水中Cu2+脱除；吸附时间1h后吸附基本达到平衡。

关键词：活性炭；重金属离子；吸附；废水处理

当今世界处理含重金属离子废水的方法主要有3类[1]，其中活性炭吸附法具有操作简单、经济、效果好等优点[2]。活性炭具有孔隙结构发达、比表面积大、化学性质稳定、吸附能力强、易再生等特点[3-5]。本研究通过探究生物基活性炭上重金属离子的吸附性能，考察吸附影响因素，为进一步优化参数及工程应用打下坚实基础。

1 实验

1.1 试剂及设备

实验用椰壳活性炭，三水硝酸铜、蒸馏水等（均为分析纯），购自国药集团化学公司。主要仪器包括标准玻璃仪器，UV-2601双光束紫外/可见分光光度计（北京瑞利分析仪器有限公司），GJJ-6S数显六联磁力加热搅拌器（金坛市大地自动化仪器厂）。

1.2 实验步骤

配制一定初始质量浓度Cu2+模拟废水，加入一定量预处理椰壳活性炭吸附剂，在恒温搅拌下进行静态吸附实验，利用紫外分光光度计检测模拟废水中Cu2+质量浓度，以单位质量吸附剂吸附容量为指标来评价其吸附性能。

2 结果与讨论

2.1 Cu2+初始质量浓度的影响

从图1中可以看出，随着Cu2+初始质量浓度增加，单位质量活性炭对Cu2+吸附量增加，當质量浓度增至4g/L时，吸附容量趋于恒定。这是因为随着初始质量浓度的增大，活性炭单位表面积吸附Cu2+增加，当质量浓度继续提高，活性炭的吸附逐渐达平衡。

2.2 活性炭投入量的影响

从图2中可以看出，随着活性炭添加量的增大，对Cu2+的吸附容量下降，当活性炭添加量为4.0 g时，对Cu2+的吸附容量基本恒定。这是因为随着活性炭用量的增加，活性炭总的表面积增大，对溶液中Cu2+吸附总量增加，但单位质量活性炭的吸附容量下降。

2.3 吸附时间的影响

从图3可以看出，活性炭对Cu2+的吸附容量，随吸附时间逐渐上升，在最初20 min内，吸附速率较快，随后逐渐减慢，60 min后基本达到吸附平衡，吸附容量基本恒定。

3 结论

（1）使用生物基椰壳活性炭，可用来吸附处理含重金属Cu2+的模拟废水，最大平衡吸附量达到29 mg/g。

（2）随着Cu2+初始质量浓度增加，单位质量活性炭对Cu2吸附量都增加，当浓度增至4 g/L时，吸附量增加逐趋缓慢。

（3）随着活性炭用量增大，对Cu2+的吸附总量增加，单位质量活性炭吸附容量下降。

（4）活性炭吸附Cu2+为物理吸附过程，吸附60 min后基本达到吸附平衡。

参考文献：

[1]钱勇.工业废水中重金属离子的常见处理方法[J].广州化工.2011，39（5）：130-131.

[2]王亮梅，姜维，朱淑飞，等.活性炭表面改性对水溶液中汞离子吸附行为的影响[J].水处理技术.2013，39（9）：41-44.

[3]周云，刘忠凯，王耀丹，等.改性活性炭的制备及其吸附苯酚性能的研究[J].化工管理，2016，（1）：193-195.

[4]孙倩，方琴，陈玉婷，等.活性炭表面化学改性技术的研究进展与展望[J].广东化工，2012，39（9）：18-19.

[5]丁春生，邹邦文，缪佳，等.高锰酸钾改性活性炭的表征及其吸附Cu2+的性能[J].中南大学学报（自然科学版），2012，43（5）：427-433.