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廣東韓研活性炭科技股份有限公司
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閱讀：848發(fā)布時(shí)間：2021-11-29
活性炭從水溶液中吸附甲酸和乙酸的效率。使用分批技術(shù)對活性炭水溶液中的甲酸和乙酸進(jìn)行吸附。這涉及到不同初始濃度范圍為0.2-1.0mol L -1的每種被吸附物質(zhì)的制備。向不同的250mL錐形瓶中加入已知質(zhì)量為20至100mg的吸附劑，其中含有20mL每種被吸附物的溶液，并將混合物在機(jī)械振動(dòng)器上以160rpm攪拌，時(shí)間為5-360分鐘，并在變化溫度為30-60°C。然后過濾混合物，用電位滴定法分析濾液。
活性炭的理化特性
T-IR技術(shù)是識別吸附劑表面上的特征官能團(tuán)的重要工具，在某些情況下，這些官能團(tuán)負(fù)責(zé)吸附物質(zhì)分子的結(jié)合。吸附前后的活性炭FT-IR光譜如圖1a -c所示。在甲酸和乙酸吸附前后，區(qū)域3414.12,3437.26和3423.76cm -1的寬帶分別是由于羥基伸縮振動(dòng)，在乙酸的情況下在2924.18cm -1區(qū)域的帶是由于CH 2不對稱和對稱的伸縮振動(dòng)。C = O的伸縮振動(dòng)為1714.77cm -1為FA。甲酸和乙酸吸附后，吸附前2362.88 cm -1處的尖峰略有變化到2359.02 cm -1，這是羰基的證據(jù)。COO-基團(tuán)的拉伸振動(dòng)在1500和1600cm -1之間。1265.55,1242.20和1226.77cm -1處的峰表示C-O的伸縮振動(dòng)。
掃描電子顯微鏡通過用聚焦的電子束掃描來產(chǎn)生樣品的圖像。甲酸和乙酸吸附前后制備的活性炭的SEM圖如圖2所示 。 圖2a顯示吸附前活性炭的形態(tài)。碳表明活性炭的表面性質(zhì)是高度多孔的，并且會(huì)增強(qiáng)甲酸和乙酸的吸附。碳呈現(xiàn)不規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這意味著由粗糙表面積組成的完整的三維多孔內(nèi)部結(jié)構(gòu)的形成。熱解過程中焦炭的孔隙發(fā)育也很重要，因?yàn)檫@將通過促進(jìn)活化劑(HNO 3)分子擴(kuò)散到孔中從而增加活性炭的表面積和孔體積，從而增加HNO 3碳相互作用，在活性炭表面產(chǎn)生更多的孔。活性炭表面上這些孔的發(fā)育可能是導(dǎo)致水溶液中乙酸和加速那吸收量高的主要因素。很明顯在圖2 B，C的吸附前活性炭的表面上的大的孔碳的表面上吸附的吸附后均減少。這意味著甲酸和乙酸被吸附到制備的活性炭的表面上。
吸附機(jī)理粒子內(nèi)擴(kuò)散模型用于確定總體吸附速率是否通過顆粒內(nèi)擴(kuò)散來控制，即吸附物質(zhì)分子進(jìn)入活性炭孔隙內(nèi)部。q t對t 1/2的曲線圖給出如圖3所示的線性關(guān)系 。截面(C)的值和斜率的粒子內(nèi)擴(kuò)散速率常數(shù)(Kid)的計(jì)算值總結(jié)在表中。較大的截距值表明，與表面擴(kuò)散相比，顆粒內(nèi)擴(kuò)散具有較小的作用。該圖顯示在吸附過程中發(fā)生兩個(gè)步驟。急劇上升的部分是外表面吸附階段，而第二直線部分是逐漸吸附階段，其中顆粒內(nèi)或孔擴(kuò)散是速率限制。急劇上升部分的高R 2值表明外表面吸附是速率限制步驟。線偏離原點(diǎn)和低R 2逐漸吸附階段的值表明，顆粒內(nèi)擴(kuò)散不是的限速步驟，因?yàn)樵缙趫?bào)道了類似的結(jié)果。這意味著外表面的吸附或瞬時(shí)吸附階段發(fā)生，并且可以被用來描述吸附過程的機(jī)構(gòu)。
實(shí)踐發(fā)現(xiàn)活性炭是從水溶液中除去甲酸和乙酸的有效吸附劑。研究表明，溶液的初始濃度，接觸時(shí)間，吸附劑劑量和溫度影響了吸附過程。熱力學(xué)研究表明，吸附過程本質(zhì)上是可行的，自發(fā)的和放熱的。兩種吸附物的吸附均遵循仿二次速率動(dòng)力學(xué)。因此，推薦使用活性炭作為低成本吸附劑，從水溶液中吸附其他羧酸。
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