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磺化褐煤对CU离子吸附性能的研究
- 2019-08-20 -

目前 ,新型廉价吸附材料的开发应用是水处理方面的研究重点。如活性炭、矿物、粉煤灰等对重金属离子的吸附作用及应用均有报道。近年来 ,磺化褐煤作为一种新型吸附剂的原材料 ,被发现具有强的吸附性能。但关于 SBC 对重金 属吸附的动力学及其应用研究不多 ,有待进一步深 入。因此 ,笔者主要研究 SBC 对铜( Ⅱ) 离子吸附的动力学 ,并结合实际的含铜废水的吸附净化作用来探讨在废水处理方面的应用。

实验用褐煤取自内蒙海拉尔 ,粒径为 012~110 mm ,室温下用稀盐酸 (pH 为 3) 除去硫酸盐和碳酸盐。此煤样为原褐煤 ( HM) 。在装有回流冷凝装置的三角瓶中 ,按干 HM∶H2SO4 (98 %) 为 1∶18 (质量比) 投料 ,在 150 ℃下磺化 1 h ,冷却 ,过滤 ,水洗至中性 ,风干 ,恒重备用。标上 HM 和 HM150 。

准确称取 1 g 已制备的褐煤和 125 mL 已知浓度的硫酸铜溶液若干份 ,分别置入一系列 250 mL 容量瓶中 ,用稀 HCl 或 NaOH 调节溶液的 pH 值 ,室温下在振荡器上振荡一定时间 ,取下过滤 ,蒸馏水洗涤 , 用分光光度法测定滤液中的 Cu2 + 离子浓度。

结果表明 ,HM150 对铜 ( Ⅱ) 离子的吸附 量随 Cu2 + 离子的初始浓度和接触时间的增加而增加 ,但吸附的平衡时间基本上没有变化。

在 25 ℃,Cu2 + 离子的平衡浓度 Ce 与平衡吸附 量 qe 的关系如图 3 所示。从图 3 可见 ,SBC 对 Cu2 + 离子的吸附基本能符合 P. Z. Langmuir 吸附模型 ,而 且是单分子层吸附 ,由于 SBC 表面含有羧基、磺酸 基和羟基等活性基团 ,它们在水溶液中带电荷(尤其是在 pH 值较高时带负电荷) ,因而与 Cu2 + 离子之间存在强的静电吸附作用。

磺化褐煤从溶液中吸附 Cu2 + 离子是属于固体自溶液中吸附电解质 ,实际吸附主要是静电作用的贡献 ,当然还有微弱的溶液化作用。吸附作用除与吸附剂的表面性质有关外 ,吸附条件 (如 pH 值) 也有较大的影响。改变含 Cu2 + 离子溶液的酸度 ,HM150吸附 Cu2 + 离子的结果。pH是 影响吸附作用的主要因素 ,SBC 的吸附量随 pH 值的 增加而增大 ,pH 值的影响明显分为两个区间 :pH <4. 0 和 pH > 4. 0。