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硫脲改性活性炭对金吸附率的影响因素分析

作者:宁夏永瑞达炭素有限公司 日期:2020年8月26日

  随着现代工业的发展,在生产生活中会产生大量的重金属废水,由于水中的重金属不能直接被降解为无害物质,反而容易被生物富集,通过很多途径如饮水或食物链的方式危害人类的身体健康。活性炭是多孔性物质,高质量的活性炭具有稳定的性质,发达的内部孔隙,比表面积较大,吸附能力强,是一种环保吸附剂。传统工艺得到的普通活性炭具有较小的比表面积以及不均匀的孔径分布,导致它们的吸附选择性也较差,不满足工业要求,需要进一步改性处理,目前已出现大量活性炭改性的工艺来满足技术需求。

活性炭

  活性炭的吸附性能主要由其表面化学特性和表面结构特性决定的,通常采用物理活化与化学活化扩大或缩小活性炭孔径,使孔径分布与比表面积发生变化,提高活性炭的吸附性。改性活性炭的方法通常分为物理改性和化学改性,物理改性的方法有超声波改性、微波辐射改性、等离子体改性;化学改性的方法有表面氧化改性、表面还原改性、负载金属离子改性等。目前从废液中回收金的常用方法有电沉积法、锌粉置换沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法、活性炭吸附法等。

  硫脲为有机络合物,在酸性溶液中可与多种金属阳离子形成络合离子,硫脲对金银有很强的络合力,选择性好,是浸出贵金属的良好试剂。采用硫脲溶液在超声波辅助条件下对活性炭进行改性,测试硫脲改性剂在不同实验条件下对金的吸附效果,我们发现了有兴趣现象。

改性活性炭

1.硫脲浓度对金吸附率的影响

  随着硫脲浓度的增大,改性活性炭对金的吸附率和吸附容量随之增大,后慢慢趋于饱和。原炭吸附率与吸附容量较低,吸附率仅为30%。当硫脲浓度增大到0.5mol/L时,吸附率迅速增大,达到了87.6%,改性效果明显,升高硫脲浓度,吸附率与吸附容量仍然提高,但增长缓慢,硫脲浓度为3mol/L时,吸附率达到较值96.8%,随后趋于平缓,此时吸附容量达到饱和。由此可知,硫脲改性剂的较佳浓度为3mol/L。

2.改性温度对金吸附率的影响

  利用3mol/L硫脲溶液,测试温度为20,50,70,100℃对活性炭的改性效果。改性炭对金的吸附率与吸附容量都随着改性温度的升高而增大,这是因为温度升高加强了分子的热运动,金离子与改性活性炭表面碰撞的机会增大,使硫脲与活性炭的反应更充分,提高了活性炭的吸附性。当改性温度上升到50℃时,吸附率达到了95.6%,继续升高温度,吸附率依然增加,但增长缓慢,所以适宜的改性温度选择在50℃以上,较佳的改性温度为95~100℃。

活性炭

3.改性时间对金吸附率的影响

  以3mol/L硫脲溶液,在95~100℃水浴加热条件下,改性时间在0.5~3h范围内。可以看出,改性活性炭的吸附率和吸附容量都随着时间的延长而增大,表明活性炭与改性剂接触充分,提高了活性炭的吸附能力。改性时间为3h时,吸附率较大,达到了96.5%,吸附容量为0.19mol/g,继续改性,活性炭的吸附率有所下降,说明吸附时间过长对于硫脲的吸附过饱和,影响活性炭的吸附效果,故较佳的的改性时间为3h左右。