活性碳纖維對模擬廢水中氨氮的吸附性能研究

張海強 趙斌 張瀚宇

摘? ?要：本研究以過氧化氫、氨水聯(lián)合改性后的活性碳纖維作為模擬氨氮廢水的吸附劑，分別測定模擬廢水中氨氮的含量，研究改性活性碳纖維的投加量、反應(yīng)時間、溶液初始濃度等條件對氨氮去除率的影響，確定改性活性碳纖維吸附氨氮的最佳處理條件，為實際污水處理運行裝置提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：活性碳纖維? 改性? 氨氮? 吸附

中圖分類號：TQ424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）11（a）-0090-02

活性碳纖維（ACF）是在20世紀(jì)中后期所興起的一種新穎的高性能碳質(zhì)吸附劑。它是以黏膠纖維、酚醛纖維、聚丙烯纖維、瀝青纖維等為基底，經(jīng)炭化和活化處理過程制得[1]。由于活性碳纖維吸附性能優(yōu)良，常被應(yīng)用于污水處理、醫(yī)療衛(wèi)生、飲用水凈化、氣體凈化、紡織等領(lǐng)域[2]。本研究在查閱相關(guān)資料后采用過氧化氫和氨水對活性碳纖維進(jìn)行聯(lián)合改性，以提升其吸附能力，研究改性后的活性碳纖維（以下簡稱ACF-1）在其投加量、氨氮初始濃度等條件變化情況下，ACF-1對模擬廢水中氨態(tài)氮的吸附性能，供今后設(shè)置更優(yōu)良的實際凈水裝置中所選取吸附材料時提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對合理利用ACF的良好特性來進(jìn)行科學(xué)的研究、改善水質(zhì)、防止或處理水污染、保護(hù)水資源提供技術(shù)支撐。

1? 材料與方法

本實驗選取的ACF購自合肥四順凈化過濾材料有限公司，厚度為3mm，產(chǎn)品規(guī)格為TW-05-320，批號是RP-20170525-03。選用過氧化氫和氨水聯(lián)合對ACF進(jìn)行表面活化處理。首先在濃度低于30%的H2O2溶液中，用50～100kHz的超聲波處理40min;然后，再在濃度為25%～28%的氨水中，用同樣頻率的超聲波處理同樣時間，洗凈后在100℃恒溫下烘干至恒重，制得的ACF-1比表面積為1200m2/g，最后將ACF-1裁剪至2cm×0.5cm左右的小細(xì)塊狀置于干燥器中備用。

通過不同ACF-1投加量、吸附時間、不同溶液初始濃度，表征ACF-1對模擬廢水中氨態(tài)氮的吸附性能。

2? 結(jié)果分析

2.1 投加量對ACF-1吸附效果的影響

吸附時間為12h，離心管中氨氮模擬水樣加入體積均為50mL。

由表1可以看出在吸附時間、氨氮初始濃度均相同的情況下，ACF-1的投加量越多其對氨氮的去除率越高，在ACF-1投加量最大（2.5g）時氨氮去除率為8.977%。同時，ACF-1投加量越大，單位質(zhì)量ACF-1吸附氨氮的量越小。

2.2 吸附時間對ACF-1吸附效果的影響

綜合考慮ACF-1投加量對氨氮的吸附效果，選擇ACF-1投加量為1.5g進(jìn)行吸附時間對ACF-1吸附效果影響分析。在離心管中加入50mL氨氮模擬水樣，在25℃、轉(zhuǎn)速180r/min的條件下震蕩吸附時間分別為30min、60min、120min、240min、480min，對應(yīng)的氨氮去除率分別為9.812%、9.290%、6.681%、8.246%、7.203%。結(jié)果表明在ACF-1投加量、氨氮初始濃度均相同的情況下，ACF-1對氨氮的去除率在吸附時間最短（0.5h）時最好，達(dá)到了9.812%，且單位吸附量也最大，達(dá)到了327.070ug/g。

2.3 初始濃度對ACF-1吸附效果的影響

ACF-1投加量為1.5g，吸附時間為12h，離心管中氨氮模擬水樣加入體積均為50mL。

由表2可以看出在ACF-1投加量和吸附時間均相同的情況下，氨氮初始濃度越低，ACF-1對氨氮的去除率越高，在氨氮初始濃度最低（60μg/mL）時，達(dá)到10.618%。

3? 結(jié)語

利用活性碳纖維來處理凈化污水相較于其他吸附材料而言，有較好的治理效果，此次試驗結(jié)論如下：（1）在一定的投加范圍內(nèi)，ACF-1的投加量越多對氨氮的去除率越高;（2）在一定的吸附時間范圍內(nèi)，吸附時間越短ACF-1對氨氮的去除率越高，當(dāng)吸附達(dá)到飽和后，時間變化對吸附量影響較小;（3）在一定的初始濃度范圍內(nèi)，ACF-1對氨氮的去除率均是隨著初始濃度的降低而增高。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜軍清，黃衛(wèi)紅，陸曉華.活性炭纖維及其應(yīng)用研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2001（6）：4-6.

[2] 賈金平.活性炭纖維在環(huán)境與能源領(lǐng)域的新應(yīng)用[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，2015.