活性炭吸附去除俾斯麥棕色G染料

　　現(xiàn)代工業(yè)中很多工廠將大量有色工業(yè)廢水排放到附近的環(huán)境中。這些有色廢水含有不同類型的染料，偶氮染料(-N=N-)似乎是有問題的污染染料。這些染料具有復(fù)雜的剛性結(jié)構(gòu)，因此不易碎裂所以去除難度大。基于這些考慮，我們研發(fā)了使用共沉淀法制備鐵金屬化氧化銅納米顆粒的復(fù)合材料。然后通過將復(fù)合材料與氮和活性炭結(jié)合來制備新的復(fù)合材料。并使用不同的技術(shù)和分析方法對這些制備的材料進(jìn)行了研究，通過在這些活性炭材料的懸浮液上從模擬工業(yè)廢水中去除俾斯麥棕色G染料的能力。

　　活性炭復(fù)合材料的合成與表征

　　未活化的活性炭與物理活化的活性炭復(fù)合材料的合成使用水熱法制備了。根據(jù)該方法，金屬化氧化鐵銅納米粒子懸浮在30mL燒杯中，直接加入活性炭懸浮液，超聲處理30分鐘。然后將這兩種懸浮液在一個(gè)燒瓶中混合，在80℃下連續(xù)攪拌，直到溶劑完全蒸發(fā)。此時(shí)，收集所得固體并在100℃下干燥12小時(shí)獲得活性炭復(fù)合材料。利用掃描電鏡對合成的這幾種活性炭材料的表面形貌進(jìn)行了研究。純氧化鐵銅納米粒子的表面形態(tài)如圖1A所示，它顯示了中等均勻的球形顆粒，粒徑約為31nm。活性炭復(fù)合材料的圖像如圖1C所示，該圖像顯示了較小的均勻性，粒徑相對較大，并且存在顆粒團(tuán)聚。這很可能是由于復(fù)合材料中存在活化后的活性炭，這可以增強(qiáng)表面協(xié)同效應(yīng)，促使顆粒尺寸增加，因?yàn)樵谶@些條件下晶體生長。復(fù)合材料氮鐵銅的圖像如圖1D所示，從該圖像可以看出，存在相對均勻的分布，球形顆粒幾乎與氧化鐵銅相似，但氧化鐵銅氮的粒徑相對大于氧化鐵銅。這可能是由于摻雜氮物種后晶體生長所致。

　　圖1：(A)氧化鐵/銅，(B)活性炭復(fù)合材料，(C)活性炭復(fù)合材料(未活化)和(D)氮氧化鐵/銅復(fù)合材料的SEM圖像。

　　制備材料的吸附能力

　　通過在復(fù)合材料上吸附去除模擬工業(yè)廢水中的俾斯麥棕色G染料，研究了制備的活性炭復(fù)合材料的吸附能力。所有實(shí)驗(yàn)均使用50ppm、150mL、0.15g的俾斯麥棕色G染料濃度進(jìn)行。和pH值為5的染料溶液。俾斯麥棕色G染料對制備的納米復(fù)合材料的吸附結(jié)果如圖2所示。從這些結(jié)果可以看出，在相同吸附條件下，與其他吸附劑相比，活性炭復(fù)合材料的吸附效率最好。這很可能是由于與活性炭復(fù)合材料和氮氧化鐵/銅相比，與本研究中使用的不同吸附劑相比，這種三級復(fù)合材料具有更高的BET表面積。

　　圖2：各種活性炭材料對俾斯麥棕色G染料的吸附效率。

　　活性炭用量對俾斯麥棕色G染料去除的影響

　　為了研究所用活性炭用量對其模擬水溶液中染料去除效率的影響，使用不同用量的活性炭復(fù)合材料進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)。這些質(zhì)量分別為0.01、0.05和0.10、0.15、0.20和0.25g。這些實(shí)驗(yàn)是在相同條件下進(jìn)行的，所有運(yùn)行的吸附時(shí)間為1小時(shí)。通過在468nm處測量吸光度來記錄上清液的吸光度來跟蹤吸附能力。從獲得的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)用量為0.15g。如圖3所示，所用活性炭復(fù)合材料的染料去除效果好，如圖3所示。增加催化劑用量。這可能與隨著所用材料的質(zhì)量增加而增加可用吸附位點(diǎn)有關(guān)。這將導(dǎo)致在可用的吸附位點(diǎn)上吸附更多的染料分子。在使用大于0.15克的用量時(shí)，染料去除效率會降低，這可以解釋為在使用高劑量吸附劑時(shí)會增加溶液的密度和材料顆粒的聚集。

　　圖3：活性炭復(fù)合材料的用量對通過從其水溶液中吸附在三級復(fù)合材料上去除俾斯麥棕色G染料的效率的影響。

　　活性炭吸附去除俾斯麥棕色G染料的研究，氧化銅納米顆粒已通過環(huán)保方法成功合成。結(jié)果表明，當(dāng)使用活性炭的三級復(fù)合物時(shí)，吸附去除俾斯麥棕色G染料的效果較好。對于這種復(fù)合材料，在pH=5的染料溶液、0.15g的吸附劑質(zhì)量下記錄了較好去除效率。

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