活性炭对苯酚的吸附
苯酚在活性炭上的吸附与脱附研究
科研开发化工科技,1999,7(4):35～38SCIENCE &T ECHNO LOG Y IN CHEM ICA L I ND UST RY收稿日期:1999-05-27作者简介:张会平(1964-),男,博士,副教授。
1991年6月毕业于广州华南理工大学化学工程专业,获博士学位。
1991年12月进入北京清华大学化学工程系国家重点化学工程实验室的工业化学与化学工程博士后流动站作博士后,现在厦门大学化工系从事教学与研究工作。
主要研究方向是分离与反应工程,环境化工,精细化工产品的开发。
发表论文近20篇。
＊国家自然科学基金资助项目(29676035)苯酚在活性炭上的吸附与脱附研究＊张会平 钟 辉 叶李艺(厦门大学化工系,厦门,361005)摘 要 本文研究了苯酚水溶液在活性碳上的吸附平衡关系,溶液pH 值对活性炭吸附性能的影响,苯酚在固定床上的吸附动力学和脱附动力学。
同时采用间歇法和固定床连续法研究吸附苯酚后的活性炭碱再生工艺过程,多次再生对活性炭再生效率的影响,探讨了碱法再生活性炭的初步规律。
关键词 活性炭 吸附 苯酚 再生分类号 T Q 243.1 活性炭具有极为发达的内部孔隙结构和较大的比表面积,是一种最常用的吸附剂之一。
活性炭在化工,食品,医药,军事和环境保护等领域都具有较广阔的应用,尤其是在环境保护中,大量用于废气净化,水和废水处理之中。
含酚废水是一种十分典型且普遍存在的工业有机废水,如何更加有效治理含酚废水,减少环境污染,保护人类生存环境,是一项长期有待解决的工程实际问题。
活性炭吸附法处理含酚废水是一种常用的废水深度处理方法,如何合理设计活性炭吸附处理含酚废水的工艺过程,有效再生活性炭使之得到循环使用,提高其使用寿命,减少资源浪费,同时回收酚类加以利用,是一项既有理论意义又有实际应用价值的研究课题。
本文以苯酚为含酚废水的代表,通过研究苯酚水溶液在活性炭上的吸附平衡和固定床吸附动力学基础上,用NaOH 溶液作为碱法再生溶液,探讨再生活性炭的工艺过程,为将来进行工艺过程设计奠定一定基础。
以陶瓷-活性炭为载体的光催化剂降解苯酚研究
催 化 剂 ， 备工 艺见参 考 文献 Ｊ为 了验 证所制 备 的复合催 化剂 的光 降解 效果 ， 文 以苯 酚 废水 为 模 拟 目标 制 ． 本 降 解 物 ， 不 同条 件下催 化剂 对苯 酚降解 率 的影响 ． 探讨
１ 实 验 部 分
１ １ 试 验 原料 与仪 器 ．
原料 ： 泡沫 陶瓷 （ 江西 萍乡新 安工业 有 限责任 公 司 ， 隙率 ７ 孔 ５—９ ％， 形 ７ （５×２ｍｍ， ０ 外 ５＞７ ０ 比表 面 积 为 ０ ０ ４ ｍ２ｇ ， 固性酚 醛树脂 （ ．５８ ／ ）热 海盐 华强 树脂有 限公 司 ， 固含 量 ７ ％ ， 度 ２ ０ ａ ． ０ 粘 ０ ｍＰ ） 试 剂 ： 酸 四丁酯 （ Ｒ）无水 乙醇 （ 钛 Ａ ， ＡＲ）乙酰丙酮 （ Ｒ）硝酸 （ Ｒ）盐 酸 （ Ｒ）氢 氧 化钠 （ Ｒ）聚 乙二 ； Ａ ； Ａ ； Ａ ； Ａ ；
Ｅ ｗｒ ｄ ａｄ等【Ｊ 活性炭 负载 Ｔｉ２ ５对 Ｏ 光催 化性 能 的研究 ， 也证 实 了活性 炭与 Ｔｉ２问存 在协 同效 应 ． 是 他 们 选 Ｏ 但 用 的活性 炭载 体均 为粉 状 ， 实 际应 用 中易磨损 流失 ， 在 光分 布也不均 匀 ． 泡 沫 陶瓷是一 种气 孔率 高达 ７ ％ 一９ ％ ， ０ ０ 体积密 度 只有 ０３—０６ ／ｍ３具 有三 维立体 网络 骨架 和相 互 ． ．ｇ ｃ ， 贯 通 气孔 结构 的多 孔 陶瓷制 品 ， 不仅 具有 耐高温 、 耐腐蚀 等 优点 ， 具有 密度 小 、 孔率 高 ， 流体 自扰 性 强 还 气 对
醇 （ Ｒ） 苯 酚 （ Ｒ） 双氧 水 （ Ｒ） Ａ ； Ａ ； Ａ ．
收 稿 日期 ：０ １ ５—２ ２ １ —０ ３
基 金项目 ： 上海 市教 育委员会科研创新项 目（ ９ ３ ８ ； ０ ＹＥ ８ ）上海应用技术学院人才引进科研项 目（ ｊ０ 一６ ） Ｙ２ Ｈ １
活性炭在水处理中的应用及数据
活性炭在水处理中的应用1前言据统计,我国每年排出的工业废水约为8×108 m3 ,其中不仅含有氰化物等剧毒成分,而且含有铬、锌、镍等金属离子。
废水的处理方法很多,主要有化学沉淀法、电解法和膜处理法等[1],本文介绍的是活性炭吸附法。
活性炭的表面积巨大，有很高的物理吸附和化学吸附功能。
因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中。
而且具有效率高，效果好等特点。
2活性炭活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500平方米。
活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。
解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。
同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。
2.1 活性炭的分类在生产中应用的活性炭种类有很多。
一般制成粉末状或颗粒状。
粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。
颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。
因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭[1]。
2.2 活性炭吸附活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。
2.3 影响活性炭吸附的因素吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标[2]。
吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。
而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。
在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。
活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。
一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。
污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。
活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量[2]。
吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。
当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。
在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。
活性炭纤维处理苯酚废水的研究
３ ５
ｍｅ ｔ １ ９ ｎ ， ９ ９，２ ４： １ － ３ ３ ５２
广西水产科技
［２ １ ］孙军 ，刘东艳．多样性指 数在 海洋 浮游植 物研 究 中的应用 ［ ］ Ｊ ．海 洋学报
（ ） ７ －８ ２ ：１９ １４
，
２０ ０ ４，２ （ ） ２７ ６ １ ：６ －５
（ ） ７１８ １ ：ｌ —２ １
［７ ａｈｒ ｅＰ ｎ ｒ １ ］Ｋ ｔａ ｎ ，Ａ ｄｅ ＰＲ，Ｐｔｒ ｉ ｗ ｅ Ｍ，ｅ ａ．Ｔ ｅ ｎ ｕｎｅｏ ｗ ｔ ｂｄ ｈｒｃｅ ｓｃ ｎｐ ｙ ｐａｋｏ ｉ ｅＩ ｔ １ ｈ ｆ ｅｃ ａ ｒｏｙｃａａｔｒｔｓ ｈｔ ｌ ｔ ｄ． ｉｌ ｆ ｅ ｉｉ ｏ ｏ ｎ ｎ ｖｒ ｔ ａｄｐｏｕ ｔｎｉ ｔ ｅｔ ｅ Ｊ ．Ｃ ｎ ｎｎａ Ｓ ｅ Ｒ ｓａｃ ，２ ０ ２ ：２ １－０ ８ ｅｓｙ ｎ ｒｄ ｃｏ ｅＣ ｌｃＳａ［ ］ ｏｔ ｅｔ ｈｌ ｅｅｒｈ ０４． ４ ０ １２２ ｉ ｉ ｎｈ ｉ ｉ ｌ ｆ ［８ １ ］王明翠 ，刘雪芹 ，张明辉．湖泊富营养化评价方法及 分级标准 ［ ］ Ｊ ．中国环境监测 ，２０ ０２，１ （ ） ８ ５：
结果进一步表明 Ａ Ｆ吸 附苯酚的过程是放热 的物理吸附。 Ｃ
关键 词 活性 炭 纤 维 苯 酚废 水 吸 附等 温 线 吸 附热 力 学
含酚废水是一种污染范围广、危害性大 在实际含酚废水的处理中， 对高浓度的 的工业废水 ，这种废 水如果 不经处 理任意 排 含 酚废水 ，首先 应考虑将 酚 回收利 用 ，既可 放 ，对人体 、鱼体以及农作物有严重危害， 表 现在 ：若 长期饮用 被酚 污染 的水 ，会 出现 慢性中毒 ，引起头痛 、疲 劳、失眠、耳鸣、 贫血及神经系统病症 。同时，酚是一种公认 的致癌 物 ，水 体 含 酚 ０ ０２００ ５ ／ ．０ －．１ｍｇＬ时 ， 加氯消毒会产生氯酚恶臭 ，影响其作为饮用
传统水处理滤料椰壳活性炭制作及处理方法
传统水处理滤料椰壳活性炭制作及处理方法椰壳活性炭对含酚废水的处理方案含酚废水广泛来源于石油化工厂、树脂厂、焦化厂和炼油化工厂。
经实验证明：椰壳活性炭对苯酚的吸附性能好，温度升高不利于吸附，使吸附容量减小;但升高温度达到吸附平衡的时间缩短。
椰壳活性炭的用量和吸附时间存在最佳值，在酸性和中性条件下，去除率变化不大;强碱性条件下，苯酚去除率急剧下降，碱性越强，吸附效果越差。
椰壳活性炭脱酚法适用于处理少量含酚废水。
椰壳活性炭脱酚法的特点:设备简单，操作容易，脱酚率在85-90。
但是再生过程复杂，预处理要求高，吸附剂成本较高。
椰壳活性炭对放射性气体的治理方法随着各行各业工业的发展，排放的放射性气体对环境污染越应重视，排出气体必须净化。
在原子反应堆中的放射性蜕变过程中，主要排出两种碘的同素，I (半衰期8.04天)和1331 (半衮期21h).含碘的气体经燃料电池薄膜中的裂缝而逸出，并先后污染热载体的第一回路.当状态失调时.这些放射性的碘化物可落人反应堆的锅炉内，但这些碘化物不应该落入室外空气中。
因此, 原子能发电站应安装为清除这些杂质所需的相应过滤系统.除单?鎮外.在防悬浮微粒过滤器上还可收集部分杂质?还可分离出甲基鎮，如果在细孔活性炭上，甚至可从湿空气中很容易地淸除单质碘蒸气，那么甲基镇却恰恰相反，它具有较髙的蒸气压力，以致用吸附方法都不可能获得较为满意的净化。
所示的为甲基碘蒸气的压力随温度变化的关系。
椰壳活性炭的分凝方法椰壳活性炭的分凝方法分凝法亦称部分冷凝法，它是根据混合气体中各组分冷凝温度的不同当提合气体冷却到温WVi,商沸点组分凝结成液体，而低沸点组分仍为气体，这时将气体和液体分离即将混合气中的组分分离。
天然气、石油气、焦炉气以及合成S池放气都是多组分混合气。
实理它们?分离往往需要在若干个分庳级中分阶段进行，在每一级中组分摩尔分数将发生显著变化。
椰壳活性炭的分凝方法多组分气体混合物当被冷却到某一温度水平时，进人分脔器，将已冷凝组分分离出去，然后再进人下一级冷凝器，继续降温并分凝。
苯酚在改性活性炭上的脱附活化能
活化 能 的影 响． 果表 明 ， 酚在 Ａ （ ）Ａ Ｍｇ Ｉ ／ Ｃ、ｅ（ ）Ａ 、 ａ Ｉ ／ Ｃ上 结 苯 Ｉ Ⅲ ／ Ｃ、 （Ｉ） Ａ Ｆ Ⅲ ／ Ｃ Ｃ （Ｉ） Ａ 的 脱 附活化 能 高于其在 原始 活性 炭上 的脱 附 活化 能 ， 它在 Ａ （Ｉ）Ａ Ｃ （Ｉ ／ Ｃ上 而 ｇ ／ Ｃ、ｕ Ｉ）Ａ 的脱 附活化 能低 于其在 原 始 活性 炭 上 的 脱 附 活化 能． 据 软 硬 酸碱 理 论 分 类 ， 酚 属硬 根 苯 碱 ． 活性炭 表 面分 别 负载 硬酸 类金 属 离子 Ａ¨ 、 ｎ 、ｅ 和 Ｃ ｎ ， 增 大 活性炭 表 面 在 １ Ｍｇ Ｆ¨ ａ 会 的局部 硬 酸度 ， 高对苯 酚的 吸 附 能力 ；ｇ 提 Ａ 属软 酸 ， 负载 Ａ 离子 降低 了活性 炭表 面的 ｇ
法以其操作简便 、 成本低廉而备受关注， 尤其适合于 低浓度有机污染物的处理． 在吸附法处理过程中 ， 吸 附剂是核心． 活性炭 和其他吸附剂相比具有发达的
中孔孔容 ；ａ 等¨ 采用酸和氨水改性活性炭 ， Ｐ ｌ 增加 了活性炭的比表面积和中孔孔容 ， 提高对氰尿酸溶 液的吸附能力 ， 尤其 当 ｐ ７ ５ Ｈ＞ ． 且温度 升高时 ， 对 氰尿 酸 的吸 附能力 和 未 改性 活 性 炭 相 比更 强． 本研
孔隙结构和巨大的比表面积 ， 尤其适用于吸附相对 分 子质 量在 ４ ５～１０之 间 的低 浓 度有 机物 ｊ是 目 ３ ，
前 用 吸附法 处理 苯酚类 有机 污染 物的 主要 吸 附剂之
一
Ｊ
．
近年来 ， 人们力图通过对活性炭进行表面改
性 来改 善活 性 炭 对 有 机 污 染 物 的 吸 附性 能 ， 取
Ｖ １４ ｏ１ Ｏ． Ｎ ．２ ３ １
活性炭对各种有机物质之吸附容量
棕榈油
癸烷
35
灯油成分
丙酸
30
庚烷
20
汽油成分
丙烯酸
20
己烯
10
汽油成分
辛酸
35
动物臭
壬烷
30
灯油成分
(无机气体)
(醚)
8
燃料
胺
一些
刺激臭
乙醚
溴
40
二异丙醚
15
医药品
二硫化碳
15
粘胶
甲醚
18
溶剂
四氯化碳
45
溶剂滅火用
丁醚
10
气
15
顏料制造
(酯)
20
溶剂
溴化氢
12
药品
醋酸戊酯
氯化气
12
燃烧气体
醋酸丁酯
(其他化合物 )
三氯乙烯
13
乾洗用
石碳
30
苯酚烧脂
三氯甲烷
40
麻醉藥
甲酚
30
医院消毒液臭
三碘甲烷
30
防腐用
皮啶
25
烟草臭
異丙基氯
20
糞臭素
25
排泄物
氯化甲烷
5
冷煤
松节油
32
溶剂
二氯甲烷
25
吉草酸
35
体臭、脚臭
四氯代甲烷
60
(硫醇)
蓋醇
20
烟硷
25
烟草
甲硫醇
20
黃萝蔔硷菜臭
茨酮
20
乙硫醇
23
蒜、蔥、汙水
(多成分臭)
丙硫醇
25
汙水臭
大
(酮類)
活性炭过滤器的作用
活性炭的过滤器的作用活性炭过滤器是用于去除水中杂质的水处理设备，由玻璃钢过滤罐、控制阀、布水器等相关配件构成。
活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500m2。
活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。
解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。
在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。
活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。
一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。
污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。
活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。
吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。
当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。
在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。
活性炭滤料是净水中最主要、使用最多的吸附材料。
活性炭是由椰壳、果壳等为原料，经过炭化、活化、破碎、筛选、风选、水洗、烘干等工序制得。
早在二十世纪三十年代，人们就用活性炭从焦化厂的废水中吸附苯酚，因此，活性炭在水处理中的应用已有近八十年的历史。
有记载1862年英国采用活性炭净化饮用水。
我国现代最早的净水也是以活性炭为净水材料的。
可以说，从净水器诞生以来，活性炭一直与净水“形影不离”，难分难解。
活性炭滤料可去除水中嗅和味、色度、余氯、胶体、有机物、重金属、放射性物质等，是净水中使用最早、最广泛实用的净水材料。
同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。
活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。
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8
六、实验注意事项
1、实验过程中苯酚有几种不同浓度的溶液，请勿弄混。 2、吸附实验中注意苯酚使用液的加入量。 3、本实验一定要注意实验数据的处理。
七、思考题
1、平衡时间怎么确立？
2、试阐述影响活性炭对苯酚吸附的影响因素？
3、活性炭对苯酚的吸附对环境质量有何意义？
10
2.1 吸附等温线
一定温度下（25℃），向溶液中加入一定的活性炭和不同浓度的 苯酚溶液，当吸附达到基本平衡后，以苯酚的加入量对活性炭吸铅量 作图，就得到活性炭对苯酚的等温吸附曲线。
2.2 模型拟合
活性炭对苯酚的吸附量一般符合Langmuir和Freundlich方程，通过 计算可得出吸附数据与这两个理论模式的拟合程度。 C C 1 Langmuir方程的形式为： 式中C为吸附平衡时苯酚溶液的浓度（mg/Kg），M为每千克样品 所吸附苯酚的量（mg/Kg），Xm为最大吸附量，K为与吸附结合能有 关的常数（L/mg）。 Freundlich方程的形式为： log M log K 'b logC 式中C、M与（1）式意义相同，K’和b为吸附常数，上两方程中， 已知C和M，可求出K和Xm或K’和b。
4
M
Xm
KX m
三、试剂与仪器
试剂：
1、活性炭 2、无酚水 3、苯酚标准溶液、苯酚中间液体、苯酚使用液 4、缓冲液（pH约为10） 5、2%4-氨基安替比林 6、8%的铁氰化钾
仪器：
摇床、低速离心机、离心管、碘量瓶、比色管、移液管
5
四、实验步骤
1、工作曲线的绘制
在9支50 ml的比色管中分布加入0.00, 1.00, 3.00, 5.00, 7.00, 10.00， 12.00 ml，15.00 ml浓度为10 mg/L 的苯酚标准溶液，用水稀释至刻度。 加0.5 ml 缓冲液，混匀，加4-氨基安替比林1.0 ml，混匀。再加1.0 ml 铁氰化钾溶液，充分混匀后。静置10 min，于510 nm波长处，以蒸馏 水为参比，用2 cm比色皿比色，记录数据，绘制吸光度对苯酚含量的
实验五：活性炭对苯酚的吸附作用
一、目的要求 二、实验原理 三、试剂与仪器 四活性炭对苯酚吸附研究的一般方法和原理； 2、学习用吸附等温式描述吸附等温曲线；
3、了解活性炭在水处理中的作用
2
二、实验原理
• 实验研究活性炭对一系列浓度苯酚的吸附情况， 计算平衡浓度和相应的吸附量，通过绘制等温吸 附曲线，分析活性炭的吸附性能。 • 采用4-氨基安替比林法测定苯酚。
标准曲线。
6
2 吸附实验
0.2 g活性炭
不同体积苯酚使用液和五酚水
25度振荡2 h 静置30 min，低速离心3000 r/min离心 5min 移取上清10 ml定容至50 ml 移取数毫升定容至50 ml 测定该溶液的吸光度
五、数据处理
1、计算平衡浓度ρe和吸附量Q 2、利用平衡浓度和吸附量数据绘制苯酚在活性炭上的等温吸附曲线。 3、分别用Langmuir方程和Freundlich方程拟合，求取相关拟合参数。