Ag~+及其配合物在活性炭上吸附行为研究

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活性炭表面负载金属离子对其吸附苯并噻吩的影响

活性炭表面负载金属离子对其吸附苯并噻吩的影响

活 性 炭 表 面 负 载 金 属 离 子 对 其
吸 附 苯 并 噻 吩 的 影 响
余 谟 鑫 ,李 忠 ,夏 启 斌 ,奚 红 霞
( 南 理 工 大 学 传 热 强 化 与 过 程 节 能 教 育 部 重 点 实验 室 , 东 广 州 5 0 4 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 华 广 1 60
摘 要 :主 要 研 究 了活 性 炭 表 面 负 载 不 同 的 金 属 离 子 对 其 吸 附 苯 并 噻 吩 的 影 响 . 通 过 浸 渍 法 分 别 将 6种 不 同 的 过
b nz t op n r n s i at d Si i s o r nsto e a on e e s p r t l o d d on t c i a e e o hi he e we e i ve tg e . x k nd fta ii n m t li s w r e a a e y l a e hea tv t d
渡金 属 离 子 负 载 在 活 性 炭 表 面 上 ,用 静 态 吸 附 法 测 定 了 苯 并 噻 吩 硫 化 物 在 改 性 活 性 炭 上 的吸 附 等 温 线 ,应 用 软
硬酸 碱 理 论 分 析 和 讨 论 了其 吸 附 能 力 的差 异 . 结 果 表 明 ,活 性 炭 表 面 负 载 Ag 、Ni 、C 或 z 离 子 ,可 提 u n 高 活 性 炭 吸 附 苯 并 噻 吩 硫 化 物 的 能 力 ,而 活 性 炭 表 面负 载 F 或 C 离子 ,反 而 降低 了 活性 炭 吸 附苯 并 噻 吩硫 e o 化物 的能 力 ,这 主 要 是 活 性 炭 表 面的 酸 碱 性 质 发 生 变 化 . 采 用 密 度 泛 函 数 理 论 法 计 算 结 果 表 明 ,苯 并 噻 吩 的 电 负性 ;为 2 6 8 [ . 3 ,属 软 碱 类 物 质 ; 由于 Ag 为 软 酸 。活 性 炭 负 载 A 离 子 ,增 加 了其 局 部 表 面 的 软 酸 ,从 而 增 g 强 了 对苯 并 噻 吩硫 化 物 的 吸 附 ; 由于 N 、 C 和 z 离 子 属 交 界 酸 ,负 载 Ni 、C 、Z 离 子 增 加 了 活 i u n u n 性 炭 表 面 的交 界 酸 ,也 在 一 定 程 度 上 提 高 了其 表 面 对苯 并 噻 吩 硫 化 物 的 吸 附 ;当 活 性 炭 表 面负 载 了 硬 酸 性 F e

生物炭材料对亚甲基蓝和磷的吸附效果和吸附机理研究

生物炭材料对亚甲基蓝和磷的吸附效果和吸附机理研究

生物炭材料对亚甲基蓝和磷的吸附效果和吸附机理研究下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。

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活性炭吸附实验报告

活性炭吸附实验报告

活性炭吸附实验报告实验 3 3活性炭吸附实验报告一、研究背景:1.1、、吸附法吸附法处理废水是利用多孔性固体(吸附剂)的表面吸附废水中一种或多种溶质(吸附质)以去除或回收废水中的有害物质,同时净化了废水。

活性炭是由含碳物质(木炭、木屑、果核、硬果壳、煤等)作为原料,经高温脱水碳化和活化而制成的多孔性疏水性吸附剂。

活性炭具有比表面积大、高度发达的孔隙结构、优良的机械物理性能和吸附能力,因此被应用于多种行业。

在水处理领域,活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理,以除去水中的有机物。

除此之外,活性炭还被用于制造活性炭口罩、家用除味活性炭包、净化汽车或者室内空气等,以上都是基于活性炭优良的吸附性能。

将活性炭作为重要的净化剂,越来越受到人们的重视。

1.2 、影响吸附效果的主要因素在吸附过程中,活性炭比表面积起着主要作用。

同时,被吸附物质在溶剂中的溶解度也直接影响吸附的速度。

此外,pH 的高低、温度的变化和被吸附物质的分散程度也对吸附速度有一定影响。

1.3 、研究意义在水处理领域,活性炭吸附通常作为饮用水深度净化和废水的三级处理,以除去水中的有机物。

活性炭处理工艺是运用吸附的方法来去除异味、某些离子以及难以进行生物降解的有机污染物。

二、实验目的本实验采用活性炭间歇的方法,确定活性炭对水中所含某些杂质的吸附能力。

希望达到下述目的:(1)加深理解吸附的基本原理。

(2)掌握活性炭吸附公式中常数的确定方法。

(3)掌握用间歇式静态吸附法确定活性炭等温吸附式的方法。

(4)利用绘制的吸附等温曲线确定吸附系数:K、1/n。

K 为直线的截距,1/n 为直线的斜率三、主要仪器与试剂本实验间歇性吸附采用三角烧瓶内装人活性炭和水样进行振荡方法。

1 3.1 仪器与器皿:恒温振荡器 1 台、分析天平 1 台、分光光度计 1 台、三角瓶 5 个、1000ml 容量瓶 1 个、100ml 容量瓶 5 个、移液管 2 3.2 试剂:活性炭、亚甲基蓝四、实验步骤(1 1 )、标准曲线的绘制1、配制 100mg/L 的亚甲基蓝溶液:称取 0.1g 亚甲基蓝,用蒸馏水溶解后移入1000ml 容量瓶中,并稀释至标线。

实验6 活性炭吸附实验

实验6 活性炭吸附实验

实验6 活性炭吸附实验1.实验目的了解活性炭吸附工艺,掌握测定吸附等温线的操作过程。

2.实验原理活性炭吸附是利用活性炭固体表面对水中一种或几种物质的吸附作用,达到净化水质的目的。

活性炭对水中所含杂质的吸附既有物理吸附也有化学吸附。

当活性炭对水中所含物质吸附时,水中的溶解性物质在活性炭表面积聚而被吸附,同时也有一些被吸附物质由于分子的运动而离开活性炭表面,重新进入水中,即同时发生解吸现象。

当吸附和解吸处于动态平衡状态时,称为吸附平衡。

而此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度C 。

活性炭的吸附能力以吸附量e q 表示,用m 克活性炭吸附溶液中的溶质,被吸附的溶质为x 毫克,则吸附量e q 可按下式计算:0()e e C C Vx q m m-==(1)式中,q e 为平衡吸附量(mg/g);C 0与C e 分别为吸附质的初始浓度与平衡浓度(mg/L);V 为溶液的体积(L);m 为所用的活性炭的质量(g)。

e q 的大小除了决定于活性炭的品种之外,还与被吸附物质的性质、浓度、水的温度及pH 值有关。

一般说来,当被吸附的物质不容易溶解于水而受到水的排斥作用,且活性炭对被吸附物质的亲和作用力强、被吸附物质的浓度又较大时,e q 值就比较大。

由吸附量e q 和平衡浓度C 的关系所绘出的曲线称为吸附等温线,表示吸附等温线的公式称为吸附等温式,比较常用的吸附等温式有有Langmuir 、BET 和Fruendlich 吸附等温式。

在水和废水处理中通常用Fruendlich 吸附等温式来比较不同温度和不同溶液浓度时的活性炭的吸附容量,即ne KC q 1= (2) 式中:e q ——吸附容量(mg/g);K ——与吸附比表面积、温度有关的系数; n ——与温度有关的常数,n >1; C ——吸附平衡时的溶液浓度(mg/L)。

这是一个经验公式,通常用图解方法求出K ,n 的值.为了方便易解,往往将式(2)变换成线性对数关系式C nK m C C q e lg 1lg lglg 0+=-= (3) 式中:C 0——水中被吸附物质原始浓度(mg/L); C ——被吸附物质的平衡浓度(mg/L); m ——活性炭投加量(g/L)。

活性炭吸附废水中重金属离子的研究

活性炭吸附废水中重金属离子的研究

活性炭吸附废水中重金属离子的研究废水排放对环境污染和资源浪费具有极大的影响。

其中,重金属是一种常见的废水污染物,而且有着极强的毒性和难以降解的特点。

活性炭吸附是一种有效的治理重金属废水的方法,其工艺简单、成本低、效果好,已被广泛应用于工业和农业生产中。

本文将就活性炭吸附废水中重金属离子的研究进行探讨。

一、活性炭吸附原理活性炭的吸附原理是通过其多孔性和表面活性来吸附溶在水中的废物和有机物质。

其中,表面活性是指物质表面的分子组成,以及物质与水分子结合的情况。

对于重金属离子,其电荷多,因此在与活性炭分子结合时,会形成一种静电吸引力,使重金属离子被活性炭吸附。

二、活性炭吸附对重金属离子的影响1. pH值和离子交换pH值是影响重金属吸附效果的重要因素。

一般来说,在酸性条件下,重金属的离子交换能力较强,而在碱性条件下,重金属离子更容易被活性炭吸附。

因此,活性炭吸附重金属离子时需要根据不同的废水来源和水质情况来调节水质,以达到最佳吸附效果。

2. 活性炭孔径大小孔径大小对活性炭吸附重金属离子也有着显著的影响。

一般认为,孔径越小,活性炭吸附重金属离子的能力越强。

这是因为,较小的孔径可以提供更多的吸附面积,并且能够更容易地通过静电力作用,将重金属离子吸附在孔壁上。

3. 活性炭表面官能团活性炭表面的官能团种类和数量也会影响其吸附重金属离子的能力。

不同种类的官能团对重金属离子的亲和性有着不同的影响,而官能团数量多的活性炭表面亲和性更强。

因此,在生产过程中,要根据不同的废水来源和水质情况,选择含有不同官能团的活性炭,以达到更好的吸附效果。

三、活性炭吸附重金属离子的应用活性炭吸附重金属离子已被广泛应用于各种工业和农业生产中,如印染、制革、化工、炼油、金属加工等领域。

此外,活性炭吸附重金属离子也可以应用于废水再生、水源矫正、废气吸附等方面,具有广泛的应用前景和发展空间。

四、活性炭吸附废水中重金属离子存在的问题虽然活性炭吸附废水中重金属离子的效果明显,但也存在一些问题和挑战。

活性炭汞吸附动力学及吸附机制研究_周强

活性炭汞吸附动力学及吸附机制研究_周强

N2 混合预热室 T
质量流量计 汞蒸气发生器 加热器 N2 温控箱
图1 Fig. 1
固定床汞吸附实验系统图 system m of Hg0 adsorption experiment
实 验 所 用 的 在 线 测 汞 仪 型 号 为 VM3000 (Mercury Instruments,德国)。在实验过程中,测汞 仪每隔 1s 测量一次汞浓度, 每隔 2min 仪器自动校 零。实验数据采集由计算机自动完成。 在上述固定床汞吸附实验台上,进行了 N2 气 氛下商业活性炭 AC 吸附 Hg0 的实验,总气体流量 为 2L/min,其中载汞 N2 流量为 150mL/min。
基金项目:国家自然科学基金项目(51076030);江苏省环保科研课 题基金项目(201113); 江苏省产学研联合创新资金项目(BY2013073-10); 煤燃烧国家重点实验室开放基金项目(FSKLCC1002)。 Project Supported by National Nature Science Foundation of China (51076030); The Jiangsu Province Environmental Protection Subject Foundation (201113); The Jiangsu Province United Creative Subject (BY2013073-10); The Foundation of State Key Laboratory of Coal Combustion (FSKLCC1002).

线在低分压条件下,吸附体积的增长代表样品中存
210 200 吸附体积/(cm3/g) 190 180 170 160 150 140 0.0 0.2 0.4 0.6 相对压力 p /p0

实验二十次甲基蓝在活性炭上的吸附比表面积测定

实验二十 次甲基蓝在活性炭上的吸附比表面积测定一、目的要求1. 用溶液吸附法测定活性炭的比表面。

2. 了解溶液吸附法测定比表面的基本原理及测定方法。

二、实验原理比表面是指单位质量(或单位体积)的物质所具有的表面积,其数值与分散粒子大小有关。

测定固体比表面的方法很多,常用的有BET 低温吸附法、电子显微镜法和气相色谱法,但它们都需要复杂的仪器装置或较长的实验时间。

而溶液吸附法则仪器简单,操作方便。

本实验用次甲基蓝水溶液吸附法测定活性炭的比表面。

此法虽然误差较大,但比较实用。

活性炭对次甲基蓝的吸附,在一定的浓度范围内是单分子层吸附,符合朗格缪尔(Langmuir)吸附等温式。

根据朗格缪尔单分子层吸附理论,当次甲基蓝与活性炭达到吸附饱和后,吸附与脱附处于动态平衡,这时次甲基蓝分子铺满整个活性炭粒子表面而不留下空位。

此时吸附剂活性炭的比表面可按下式计算:()6001045.2⨯⨯-=W GC C S (1)式中,S 0为比表面(m 2·kg -1);C 0为原始溶液的浓度;C 为平衡溶液的浓度;G 为溶液的加入量(kg);W 为吸附剂试样质量(kg);2.45×106是1kg 次甲基蓝可覆盖活性炭样品的面积(m 2·kg -1)。

本实验溶液浓度的测量是借助于分光光度计来完成的,根据光吸收定律,当入射光为一定波长的单色光时,某溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及溶液的厚度成正比,即:A =KCL 。

式中,A 为吸光度;K 为常数;C 为溶液浓度;L 为液层厚度。

实验首先测定一系列已知浓度的次甲基蓝溶液的吸光度,绘出A —C 工作曲线,然后测定次甲基蓝原始溶液及平衡溶液的吸光度,再在A—C曲线上查得对应的浓度值,代入(1)式计算比表面。

三、预习要求1.认真预习实验讲义,写出预习报告;2. 姓名、学号、班级、同组姓名;3. 预习报告完整、整洁、编页码;4. 简要的实验目的、原理、主要仪器设备、药品、装置图、实验步骤;5. 原始数据记录表(设计合理,用直尺划表格);6. 提问(原理、方法、提示和思考问题等)。

竹制活性炭在水溶液中对Ru(Ⅲ)离子及其配合物的吸附

( R). A
13 3 实验分析方法 . . 振荡完毕 ,离心 分离 ,吸取 25m . L上层 清液, 加入蒸馏水定容 ,用等离子体光谱仪检测上层清液 中
122 溶液配制 .. 122 1 R Ⅲ)离子标准液的配制 ... u( 称取 15 2 u I 溶 于 1L水 中 ,可配制 得 .2 5 gR C3 112pm R C3 6 p 的 u I溶液 .
13 实验 方 法及 分析技 术 .
13 1 竹 子活 性炭 的制备 ..
用活化剂将竹子浸泡至完全变黑 ,然后将其放入 管式 电炉 中烧制,烧制过程 中要不断通入 N . : 将烧制 好 的活性炭用 0 1m lL的盐 酸洗去多余 的活化剂 , . o / 再用蒸馏水反复洗涤、烘干 ,过 1 目筛 . 15℃ 0 4 在 0 下干燥 ,保存于保干器中备用 . 132 吸附实验 。. 将制备好的活性炭每次取 0 1 于 20m 具磨 口 . g 5 L 塞的锥形 烧瓶 中,加入 2 L的试验 液 ( u( 5m R Ⅲ) 溶液)放 人 电动振荡器 中,在不 同 的时间、P H值、 温度下测定其吸附量 ,并测定其不 同配合物对 吸附量
& 称取 90 H P 。 .7g 2 O ,溶于 1 水 中搅匀 . K L b 称取 3 . aH O ・ 2 2 . 5 9g 2 P 4 1 H O,溶于 15L水 N .
中搅 匀 .
以上 a 液和 b 液以 1 1 : 混合均匀 ,此缓冲溶液的
P H值约为 7 .
竹制活性炭在 水溶液 中对 R ( 离子及其 配合物 的吸附 u Ⅲ)
刘 芳 ,周 云 波
( 文山师范高等专科学校 生化 系,云南 文山 630 600)
[ 摘要] 目前,人们对木炭的需求量不断增长,但是生产 木炭 的树木生长非常缓慢 ,砍树烧炭对生态环境

活性炭负载金属Cu、Ag、Pd的吸附氯气性能研究

活性炭负载金属Cu、Ag、Pd的吸附氯气性能研究薛达;张建朋;薛建伟;吕志平;李福祥【摘要】采用浸渍法制得了负载不同质量分数金属Cu、Ag和Pd的活性炭,并考察了其吸附氯气性能.研究表明,在相同温度和压力条件下负载金属Cu、Ag和Pd 后,活性炭的氯气吸附性能有显著的提高.在30℃和0.28 MPa,Cu、Ag和Pd负载量均为5%时,活性炭的氯气吸附量分别为32.73%、31.65%和32.55%;而相同条件下原活性炭的氯气吸附量为29.47%.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2015(035)004【总页数】5页(P1-4,8)【关键词】活性炭;负载金属;氯气;吸附【作者】薛达;张建朋;薛建伟;吕志平;李福祥【作者单位】太原理工大学精细化工研究所,山西太原 030024;太原理工大学精细化工研究所,山西太原 030024;太原理工大学精细化工研究所,山西太原 030024;太原理工大学精细化工研究所,山西太原 030024;太原理工大学精细化工研究所,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TQ424引言活性炭是具有大的比表面积和有序孔隙的一种碳材料。

由于出色的吸附和催化性能,活性炭广泛应用于环保、食品加工、冶金、制药和化工等行业,这都归功于它的高度有序结构、较高的机械和热强度、高比表面积和稳定的化学性质。

用活性炭吸附气体来净化空气、除去有毒气体和再循环产品的有效方法,其历史可以追溯到第一次世界大战,这种材料被嵌入到防毒面具中对毒物气体进行防护。

氯气是氯碱工业的重要原料之一。

每年都会有相当多的含氯气尾气产生。

含氯尾气的回收和净化处理,国内外学者们已经作了比较广泛深入的研究。

但是,由于含氯尾气的来源很多,所以相应的处理方法也很多[1]。

用固体吸附剂,如硅胶或沸石分子筛,进行吸附分离回收是近年来处理含氯气尾气采用的一种新方法,该方法成本低、分离效率高、能耗少、工艺简单、易操作。

李秉人[2]用活性炭吸附HCl气体中的游离氯,发现温度越低,效果越好;任少科等[3]使用活性炭作为吸附剂对氯化氢中的氯气进行了吸附分离;王慧娟等[4]研究了活性炭吸附氯气的性能,发现活性炭的氯气吸附量高,而且能进行多次吸附脱附,吸附量没有明显下降。

活性炭吸附苯系物性能的研究进展

活性炭吸附苯系物性能的研究进展
张超锋;李荣;石先进;黄宇
【期刊名称】《地球环境学报》
【年(卷),期】2024(15)1
【摘要】人类活动排放的挥发性有机物(VOCs),尤其是苯系物(BTEX),不仅影响空气质量,还会对人体健康产生不同程度的危害。

室内苯系物具有浓度低、释放周期长及来源复杂等特点。

由于活性炭(AC)优异的孔道结构和易调控的表面化学性质,采用活性炭吸附苯系物是封闭/半封闭空间空气污染控制的最有效策略之一。

本文综述了封闭/半封闭空间苯系物的理化特征、活性炭的物理化学性质及其吸附苯系物的影响因素。

这些因素主要包括活性炭物理结构、表面化学性质、苯系物分子结构和吸附条件。

此外,还进一步探讨了活性炭再生技术,并展望了针对封闭/半封闭空间苯系物污染的活性炭吸附技术的改进策略。

【总页数】15页(P44-58)
【作者】张超锋;李荣;石先进;黄宇
【作者单位】中国科学院地球环境研究所黄土与第四纪地质国家重点实验室;中国科学院第四纪科学与全球变化卓越创新中心;中国科学院大学
【正文语种】中文
【中图分类】X70
【相关文献】
1.微波加热椰壳制备活性炭的表征及其对苯系物吸附性能的研究
2.固体吸附/热脱附和活性炭吸附/二硫化碳解吸-气相色谱法测定环境空气中苯系物的方法比较
3.活性炭吸附——二氧化硫解析气相色谱法测定活性炭管中的苯系物
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离子交换与吸附, 2003, 19(6): 517 ~ 524ION EXCHANGE AND ADSORPTION文章编号: 1001-5493(2003)06-0517-08Ag+及其配合物在活性炭上吸附行为研究*刘文宏范必威周崇松成都理工大学材料与生物工程学院, 成都 610059摘要: 研究了配位体和氧化改性对活性炭吸附Ag+及其配合物的影响以及银在活性炭表面的分布特征。

结果表明:(1)活性炭对Ag+ 的吸附非常快,且不受离子强度的影响。

但当Ag+ 形成 [Ag(NH3)2]+ 和 [Ag(S2O3)2]3-后在活性炭上吸附性能下降,氨水浓度增加对[Ag(NH3)2]+的吸附没有影响,而还原性的Na2S2O3浓度增加使[Ag(S2O3)2]3-的吸附下降。

(2)银主要分布在活性炭的外表面,Ag+浓度和吸附时间不同将导致银颗粒的分布及粒径也不同。

合理控制Ag+浓度和吸附时间,就可以在活性炭表面负载纳米金属银。

(3)活性炭氧化改性不利于Ag+和[Ag(S2O3)2]3-的吸附,却有利于[Ag(NH3)2]+的吸附。

关键词: 银离子;活性炭; 配合物; 改性; 分布; 吸附中图分类号: O647.3 文献标识码: A1 前言活性碳具有巨大的比表面积,其表面还含有大量的有机基团,可以将Ag+还原为金属单质,并吸附在其表面上[1]。

利用活性炭的这种还原特性和良好的吸附性,不仅可以用于银的回收、分离,而且还可以制备载银活性炭,用于水处理及化学反应的催化剂。

但有学者认为,Ag+是与活性炭表面的-NH2或-NH发生络合而被吸附的,并非还原吸附[2],因此,进一步研究活性炭吸附银的机理是非常必要的。

Ag+多以配合物的形态存在于水体中,并且总是与其它离子共存,但目前配位体和离子强度对活性炭吸附Ag+的影响尚无人研究,本文将对此作一些探讨。

同时,本文还将研究活性炭的氧化改性对Ag+、[Ag(NH3)2]+ 和[Ag(S2O3)2]3-吸附行为的影响。

此外,载银活性炭表面的银的分布特征及银颗粒的粒径直接影响其性能。

因此,本文将借助扫描电镜来观察载银活性炭的微观形貌,为载银活性炭的制备提供理论依据。

* 收稿日期: 2003年6月3日项目基金:“九五”国家科技成果重点推广计划指南项目 (99040223A)作者简介: 刘文宏(1972-), 男, 硕士研究生, 研究方向: 金银在活性炭上吸附与解吸工艺研究.2 实验部分2.1 活性炭的制备及表面改性2.1.1 活性炭的制备由文献[3]可知,果壳炭多用作贵金属载体。

因此,本文选择了一种椰壳炭作为载银对象,椰壳炭经磨碎筛分取35~160mesh,并用二次蒸馏水重复洗涤多次至冲洗液无色,120℃下烘至恒重,并标示为AC-0。

2.1.2 活性炭的氧化改性[4]称取两份AC-0各20g分别加入到浓HNO3和30% H2O2中,振荡浸泡4h以上,然后用砂芯漏斗反复抽洗,直至中性。

在烘箱中120℃下烘干,置于干燥器中备用。

分别标识为AC-1,AC-2 。

2.2 活性炭对Ag+的吸附动力学测定称0.25g AC-0放入50ml,5mg/L的Ag+的溶液中于20℃下分别振荡吸附2min、4min、6min、8min、10min、15min、30min、45min、60min,过滤并用GGX-6A型原子吸收分光光度计测定滤液浓度,按文献[5]中的方程 (1) 计算吸附量。

2.3 离子强度对银离子还原吸附的影响向AgNO3溶液中加入不同质量的Mg(NO3)2以改变离子强度,定容并配成50ml,10mg/L的银溶液,再加入0.25g AC-0于20℃下振荡吸附30min,过滤,滤液浓度测定及吸附量计算同2.2。

2.4 配位体对银离子及其配合物还原吸附的影响将0.25g AC-0加入到已用不同浓度氨水和硫代硫酸钠调制为[Ag(NH3)2]+ 和[Ag(S2O3)2]3-的50ml,10mg/L的银溶液中,吸附与浓度测定及吸附量计算同2.3。

2.5 氧化改性对银离子及其配合物还原吸附的影响将0.25g AC-0,AC-1,AC-2分别放在5mg/L、10mg/L、15mg/L、20mg/L Ag+溶液中,吸附与浓度测定同2.3。

将0.25g AC-0,AC-1,AC-2分别放在10mg/L [Ag(NH3)2]+和 [Ag(S2O3)2]3-溶液中,其中NH3·H2O的体积分数为5%,Na2S2O3的浓度为100mg/L,吸附与浓度测定及吸附量计算同1.3。

所有吸附实验均进行空白对照。

2.6 载银活性炭和氧化改性活性炭的形貌分析用S-503电子扫描电镜 (SEM) 观察银颗粒的分布和粒径变化以及改性炭的形貌变化。

3 结果与讨论3.1 Ag + 在活性炭上的吸附动力学活性炭对Ag +具有良好的吸附性,需要研究其吸附动力学,以考察其实用性,实验结果如图1,可见该活性炭在30min 前吸附很快,30min 后吸附逐渐变慢,同时研究发现,1g AC-0在该溶液中20℃下18h 内约吸附银8mg 左右。

3.2 离子强度对活性炭吸附Ag + 的影响用Mg(NO 3)2来调节离子强度的大小,它对Ag + 吸附的影响结果见表1。

由表1可见,在前30min 内Mg(NO 3)2 对Ag + 的吸附并无影响,由此推论,至少在前30min 内活性炭并非通过离子交换吸附Ag +的。

Table 1 Effect of Ion I ntensity on Ag + AdsorptionMg(NO 3)2浓度 (mg/L) 0 10000 30000 60000 90000 银的吸附量 (µg/g 活性炭)1839 1836 1844 1838 18373.3 配位体对活性炭吸附Ag + 的影响NH 3.H 2O 和Na 2S 2O 3对活性炭吸附Ag +的影响结果如表2和表3,可见,无论是在氨水还是在硫代硫酸钠介质中,活性炭对银的吸附量都显著降低。

这是因为在这两种介质中,银主要以配合物的形式存在,由文献可知[6],E θ[Ag(NH 3)2]+=+0.373V ,E θ[Ag(S 2O 3)2]3-= +0.01V ,都小于EθAg+ = +0.7990V ,而Eθ活性炭=-0.054V[7],因此Ag +形成配合物后,电位降低,不利于活性炭的还原吸附。

Table 2 Effect of NH 3·H 2O on Ag + Adsorption 氨水浓度 (V%)0 5 20 40 银的吸附量 (µg/g 活性炭)1846 1452 1446 1448但是,进一步比较表2和表3后还可以发现,在两种介质中Ag +的吸附规律并不相同。

由表2可见,在氨水介质中,氨水浓度进一步增大,对[Ag(NH3)2]+的吸附并无影响,而由表3可见,在硫代硫酸钠介质中,Ag+ 的吸附性能受硫代硫酸钠的浓度影响很大。

随硫代硫酸钠浓度的增大,[Ag(S2O3)2]3- 的吸附量急剧下降。

当硫代硫酸钠浓度达到400mg/L时,即可认为活性炭不再吸附银。

这可能是因为硫代硫酸钠具有较强的还原性,随着硫代硫酸钠浓度增大,溶液体系还原电位将不断降低,从而不利于 [Ag(S2O3)2]3-在活性炭表面的还原吸附。

而氨水在该溶液体系下,并不表现出明显的还原性,因而并不影响 [Ag(NH3)2]+的还原吸附。

可见,氧化还原性质不同的配位体对Ag+吸附的影响也是不同的。

Table 3 Effect of Na2S2O3 on Ag+ AdsorptionNa2S2O3的浓度 (mg/L) 0 100 200 400银的吸附量(µg/g活性炭) 1844 994 408 4.03.4 银在活性炭外表面和断面孔内的分布特征将活性炭置于80mg/L的银溶液中吸附15h后烘干,分别作外表面和断面扫描,以观察外表面和孔内银的分布,如图2,图中白色部分为银颗粒。

可见,活性炭外表面吸附的银颗粒呈堆积状,较密集,且大小不等,多数是微米级银颗粒,也有少量的纳米级颗粒。

而断面微孔内吸附的银颗粒很小且很少,都在纳米级。

其原因可能是吸附在外表面上的Ag+不仅可以与外表面的还原性基团发生氧化还原,而且还可以通过活性炭内部的电子传递而与微孔内的还原性基团发生氧化还原,从而使银主要结晶在外表面上。

3.5 不同吸附条件下银的分布特征不同条件下银在活性炭表面的分布如图3。

可见,当Ag+浓度相同时,时间延长,图a中小的银颗粒逐渐长大,银晶粒的大小也逐渐趋于均匀化(见图b)。

而当吸附时间相同,Ag +浓度大时,银颗粒较小,但银颗粒较密集 (见图b);Ag +浓度小时,银颗粒较大,但单位面积上的银颗粒数较少 (见图c)。

Ag +浓度较低时,Ag + 首先与活性炭表面上高活性点 (或还原性更强的点) 发生氧化还原反应,同时,活性炭的石墨化微晶结构也可以将另一位置的某个基团氧化而失去的电子通过π-π共轭体系而传递到高活性点,从而在高活性点上形成了大颗粒的银结晶。

而在高浓度下,Ag +的刻蚀作用增强,活性炭的石墨化微晶结构受到破坏,导电性降低,因而不利于银晶粒的长大,但由于质量效应,会有更多的Ag +可以克服氧化还原反应的能垒,在活性炭表面不太活跃的点上还原,从而使表面银颗粒较密集。

可见,合理控制Ag +浓度和吸附时间,就可以在活性炭表面有效负载纳米态的单质银。

3.6 活性炭氧化改性对Ag + 及其配合物吸附性能的影响 3.6.1 活性炭氧化改性后微观形貌的变化 活性炭改性前后微观形貌的观察结果表明,AC-0表面的孔较均匀,一般为圆孔,孔的内壁有云状物质附着;AC-2表面孔径变长变宽,且更加丰富,其内壁的云状物质被腐蚀,孔表面变粗糙;AC-1的孔也变长,呈狭缝状,但不如AC-2丰富。

3.6.2 活性炭氧化改性对Ag +吸附的影响 AC-0、AC-1和AC-2在不同Ag + 浓度时的吸附等温线如图4,可见,活性炭氧化改性后对Ag+的吸附性能显著下降,其中浓HNO 3改性比30% H 2O 2改性下降更明显。

活性炭经不同氧化剂处理后,含氧官能团的数量和种类也不同,氧化程度越高,含氧官能团越多[8]。

研究表明30%H 2O 2氧化多孔炭具有进一步活化作用,其表面积和微孔容积均有所增加[4],而经浓HNO3氧化后其比表面积和微孔容积降低 [9]。

然而,活性炭不管是经浓HNO3改性还是30% H2O2改性,对Ag+ 的吸附性能均下降,可见活性炭吸附Ag+其表面积与微孔结构并不是决定性因素,而主要与其表面官能团有关。

活性炭表面氧化后,还原性基团减少,其表面还原电位升高[7]。

因而,活性炭氧化改性不利于Ag+的还原吸附。

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