活性炭材料應(yīng)用于廢水中染料的吸附性能研究

(深圳市利賽實業(yè)發(fā)展有限公司，廣東深圳，518000)

染料被廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、塑料和皮革等多個行業(yè)[1-3]，但由此產(chǎn)生的染料廢水一般是直接排放，而染料不易被生物降解導(dǎo)致在植物、動物身體中不斷累積，而且伴隨著工業(yè)產(chǎn)品的多樣性日益增加，染料廢水的成分變得越來越復(fù)雜，對其處理成為極其困難的任務(wù)，因此，染料廢水處理日益引起全世界的關(guān)注[4,5]。目前有膜分離、吸附、絮凝、光催分解、電解和生物處理等方法應(yīng)用于廢水中染料的凈化[6-9]，吸附法具有操作簡單、成本低、靈活等優(yōu)點成為目前的主要處理技術(shù)。碳材料是自然界分布最廣泛的材料，具有易制備、成本低、比表面積大、表面官能團豐富等優(yōu)點，已被人們廣泛地用于氣體吸附分離和水中重金屬離子的吸附研究。

本文直接應(yīng)用商業(yè)活性炭(C)材料吸附廢水中的染料，考察吸附時間、染料濃度對吸附性能的影響，并通過使用XRD、FT-IR、SEM表征技術(shù)對材料進行表征，探討物化性質(zhì)和吸附性能之間的關(guān)系。

1 實驗部分

1.1 材料制備

使用甘果紅配置不同濃度的染料溶液，將商業(yè)活性炭(C)溶于去離子水中進行煮沸處理3h，煮沸過程中不斷進行攪拌，然后進行離心分離，多次洗滌，60℃下干燥，然后將干燥后的活性炭使用雙氧水(H2O2)進行改性，多次洗滌至pH值中性。

1.2 吸附實驗

配置100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm、600ppm兩種不同濃度的染料溶液，取50mL溶液加入錐形瓶中，然后添加50mg活性炭，置于恒溫水浴振蕩器中分別進行振蕩30min、60min、90min、120min、150min，使用離心機在6000r/h進行離心分離，過濾，移取上清液，采用分光光度計進行廢水中染料測量。

在以上基礎(chǔ)上，采用不同濃度的染料溶液，添加50mg吸附180min，研究起始濃度對吸附性能的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 FT-IR 表征

圖1展示了活性炭的IR圖譜，由圖1我們可以看出，經(jīng)過H2O2處理后的活性炭表面具有豐富的官能團，在3425cm-1處是O-H鍵的伸縮振動，在1800cm-1處是-COOH的振動，在492cm-1處是H2O分子的振動。從IR數(shù)據(jù)可以看出，活性炭經(jīng)雙氧水改性后具有豐富的官能團結(jié)構(gòu)。

圖1 活性炭FT-IR圖譜

2.2 不同吸附時間的吸附性能圖

由圖2分析可知，廢水染料的起始濃度是600 ppm，在前60min之內(nèi)溶液濃度快速下降，然后濃度變化趨勢較小或不變，染料溶液在120min以后濃度隨時間基本上無變化，說明在120min之內(nèi)達到了活性炭材料的吸附平衡，分析原因，開始炭材料表面活性位點比較多，隨著吸附的進行，表面活性位點減少從而導(dǎo)致吸附速度減慢，該結(jié)果表明改性的活性炭材料依靠表面的活性位點快速吸附溶液中的染料成分。

圖2 不同時間吸附性能圖

2.3 不同起始染料濃度的吸附性能圖

由圖3可知，吸附在原始濃度500ppm以后趨向平衡，隨著初始濃度的增加無變化，最大吸附量是62.5mg/g，分析原因是染料是大分子，而活性炭是微孔和介孔，染料難以進入吸附劑的內(nèi)部導(dǎo)致無法進一步的吸附。

圖3 吸附量隨著原始濃度變化性能圖

3 結(jié)論

活性炭具有大的比表面積和豐富的孔道結(jié)構(gòu)及豐富的官能團結(jié)構(gòu)，在高濃度的廢水染料溶液中具有很好的吸附分離作用，最大吸附量達到62.5mg/g，而且能夠慢慢地沉降下來，不會造成二次污染，具有很強的環(huán)保意義。