改性活性炭处理含酚废水

　　兰炭产业会产生大量的含酚废水。含酚废水会对人体、农作物、水生生物等产生危害。吸附剂可用于含酚废水的处理。活性炭具有丰富的孔道结构和发达的比表面，它是工业中最常用的吸附剂。经过改性处理，活性炭的吸附性能得到进一步改善�。本文分别采用高温、超声波、化学试剂、掺杂壳聚糖的方法对活性炭进行了改性处理，并将其用于含酚废水的处理。

　　一、实验

　　1.1 试剂与仪器

　　试剂：壳聚糖，成都优武特科技有限公司，活性炭，巩义市美源净水材料有限公司，苯酚，康诚生物科技有限公司，盐酸，中化蒙联化工有限公司，氢氧化钠，中化蒙联化工有限公司，硝酸，永清县永飞化学试剂有限公司，氨水，新乡市永顺化工有限公司，双氧水，济南坤丰化工有限公司。

　　仪器：DF-101S型恒温水浴锅，力辰科技，HY92A型水浴恒温振荡器，常州市金坛区环宇科学仪器厂：RXL-Z型马弗炉，天津中环电炉股份有限公司，PHS-3C型pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司，UV757CRT型紫外分光光度计，上海分析仪器厂，JK-DUC-1500VDE型超声波清洗机.上海精密科学仪器有限公司。

　　1.2 改性方法

　　1.2.1 高温改性

　　分别在400°C、500°C、600°C、700°C和800°C下处理1h。

　　1.2.2 超声波改性

　　分别在180W、210W、240W、270W和300W下处理30min。

　　1.2.3 化学试剂改性

　　配制浓度为2mol/L的硝酸、盐酸、氢氧化钠、氨水和双氧水溶液。活性炭与溶液的比例为1g：10mL。统一在90°C下加热蒸憎2h，之后经过旋蒸、干燥。

　　1.2.4 掺杂壳聚糖改性

　　按一定比例称取壳聚糖.搅拌均匀后加入氢氧化钠溶液，使样品凝结。经过滤、洗涤、干燥、研磨、筛分，分别制备壳聚糖的掺杂比例为1：2、1：4、1：6、1：8、1：10的吸附剂，并命名为CTS-AC2、CTS-AC4、CTS-AC6、CTS-AC8、CTS-AC10。

　　1.3 吸附原料

　　对质量浓度为3500mg/L的苓酚水溶液(作为含酚废水的模拟水溶液)进行吸附性能考察。

　　二、结果与讨论

　　2.1 高温改性

　　图1为不同温度处理后的等温吸附结果。由图1可知：不同温度处理后的活性炭对于苯酚的吸附量均随吸附时间的延长呈现出先快速增大后趋于稳定的趋势。

　　图2为不同温度处理后的最大吸附量。由图2可知：随着温度的升高，最大吸附量先增大后减小。这是因为高温下活性炭会发生热解反应，从而改变其结构.使其活性增强。但温度过高，会使活性炭的结构坍塌。最佳的处理温度为600°C，在此温度下处理后活性炭的最大吸附量达到52.9mg/g，与未改性前的最大吸附量相比提高了70.6%。

　　2.2 超声波改性

　　图3为不同超声波功率处理后的等温吸附结果。由图3可知：不同超声波功率处理后的活性炭对于苯酚的吸附量均随着吸附时间的延长呈现出先快速增大后趋于稳定的趋势。与高温处理相比，超声波处理的效果没有那么明显。

　　图4为不同超声波功率处理后的最大吸附量。由图4可知：随着超声波功率的增大，最大吸附量先逐渐增加后略微下降。这是因为随着超声波功率的增加，活性炭孔道内的灰分被清除，改善了其孔道结构。但超声波功率过大，会使活性炭的结构遭到破坏。最佳的超声波功率为240W，在此超声波功率下活性炭的最大吸附量为35.2mg/g，与未改性前的最大吸附量相比提高了13.4%。

　　2.3 化学试剂改性

　　图5为不同化学试剂处理后的等温吸附结果。由图5可知：不同化学试剂处理后的活性炭对于苯酚的吸附量均随吸附时间的延长呈现出先快速增大后趋于稳定的趋势。与超声波改性相比，化学试剂改性的效果更明显。

　　图6为不同化学试剂处理后的最大吸附量。由图6可知：双氧水和氢氧化钠溶液的处理效果较好。经过氢氧化钠溶液处理后，活性炭的最大吸附量达到53.2mg/g，与未改性前的最大吸附量相比提高了71.6%。这是因为氢氧化钠溶液能够提高活性炭的表面极性，进而改善其对苯酚的吸附性能。

　　2.4 掺杂壳聚糖改性

　　图7为掺杂不同比例壳聚糖处理后的等温吸附结果。由图7可知：掺杂壳聚糖改性后的活性炭对于苯酚的吸附量均随吸附时间的延长呈现出先快速增大后趋于稳定的趋势。与化学试剂改性相比，掺杂壳聚糖比例为1：6时的改性效果更明显。

　　图8为掺杂不同比例壳聚糖处理后的最大吸附量。由图8可知：随着掺杂比例的增加，最大吸附量呈现出先增大后减小的趋势，当掺杂比例为1：6时，最大吸附量达到67.1mg/g，与未改性前的最大吸附量相比提高了116.2%。这是因为掺杂的壳聚糖提供了更多的极性基团，进而改善了吸附效果。

　　三、结论

　　(1)四种改性处理方法的效果依次为掺杂壳聚糖改性〉化学试剂改性>高温改性〉超声波改性。

　　(2)当壳聚糖与活性炭的掺杂比例为1：6时，最大吸附量达到67.1mg/g，与未改性前的最大吸附量相比提高了116.2%。(来源：吉林工业职业技术学院)