剩余污泥制备活性炭吸附对硝基苯酚研究

摘 要：文章利用城市剩余污泥为原料制备活性炭，将制备的成品应用于对硝基苯酚的吸附，探讨对硝基苯酚的不同的PH，不同初始浓度，不同的反应温度对吸附的影响，为废物资源利用来降解环境优先污染物提供帮助。

关键词：城市剩余污泥；环境影响；研究分析

1 实验部分

1.1 实验试剂与仪器

1.1.1 实验试剂

对硝基苯酚的储备液（500mg/L），7mol/L的ZnCl2溶液，邻苯二甲酸-盐酸缓冲液（pH为3），剩余活性污泥（漳州西区污水处理厂）。

1.1.2 实验仪器

UV-3200PCS型紫外-可见分光光度计（尤尼柯（上海）光谱仪器有限公司）；HJ-6A型数显恒温磁力搅拌器（金坛市科析仪器有限公司）；BS124S电子天平（北京赛多利斯有限公司）；PHS-2C 型精密酸度计（梅特勒-托利多仪器有限公司）；DHG-9036A电热恒温鼓风干燥箱（上精宏实验设备有限公司）；SHA-B恒温水浴锅（国华企业）；TG16G高速离心机（厦门精艺兴业）。

1.2 污泥制备活性炭

将污水处理厂的污泥干燥，破碎，过200目的筛后待用。称取一定量粉碎试样加入7mol/L ZnCl2溶液，其中 m（过筛后的污泥）∶m（ZnCl2溶液）=1∶2，浸渍24h后，将浸渍后的粉碎试样先在烘箱中烘干24h，烘干后在550℃下炭化60min后取出，再用超纯水洗至中性，在120℃的烘箱中下进行干燥，破碎，过200目的筛后备用。

1.3 实验方法

配制一定浓度的对硝基苯酚溶液，置于100mL的烧杯中，加入一定量污泥制备的活性炭，放在恒温磁力搅拌器上反应一定时间取下，滤液通过高速离心机一定转速离心后，加入最佳pH为3的缓冲液在310nm下测其吸光度，计算其吸附率。

吸附率η的计算方法为：

η=（C-C0）/C0×100%

其中：C0：为对硝基苯酚溶液的初始浓度（mg/L）；

C：为反应后对硝基苯酚溶液的浓度（mg/L）。

2 结果与讨论

2.1 不同pH下对硝基苯酚吸附的影响

活性炭（40mg）在不同pH（2、3、5、7、8、10）下对不同浓度的对硝基苯酚溶液（25mg/L）吸附效果的影响，pH对吸附的影响看得出来，当溶液的 pH小于7时，吸附量略有减小；但当 pH大于 7，特别是为碱性时，吸附量急剧下降。吸附的最佳pH为7，活性炭的吸附率达到53%。

2.2 不同初始浓度的对硝基苯酚对吸附的影响

在pH为7的条件下，探讨活性炭（40mg）在不同反应时间（5、10、20、30、50、60、80、120、180min）下对不同浓度的对硝基苯酚溶液（5mg/L、10mg/L、15mg/L）吸附效果的影响，随浓度的升高，污泥活性炭对对硝基苯酚溶液的吸附去除率逐渐减小，前期吸附很快，但随着吸附时间越长吸附效率越低。最后达到吸附-解吸平衡，吸附率趋近一个定值。其中5mg/L、10mg/L、25mg/L在平衡的吸附率分别是74.1%、69.1%、59.1%。

2.3 不同的温度下活性炭对对硝基苯酚的吸附影响

在pH为7的条件，探讨不同反应温度（10℃、25℃、45℃）下的活性炭（40mg）在不同反应时间（5、10、20、30、50、60、80、120、180min）对硝基苯酚溶液（5mg/L、10mg/L、15mg/L）吸附效果的影响，此吸附过程是个吸热反应，到达平衡时，反应温度越高，对硝基苯酚的处理效果越好。到达平衡时，10℃的吸附率为56.21%，25℃的为59.7%， 45℃为64.5%。

对硝基苯酚的固相吸附率随着温度的升高而增大，因为吸附不仅包括物理作用的吸附，而且包括共价键和氢键等作用的化学吸附。而温度对化学作用的影响比较大，这是因为化学反应往往需要一定的活化能，温度的升高能增大溶质分子的平均能量，能促进化学吸附的进行，故而促进了吸附。

2.4 吸附等温线

对比相关系数R2可知， Langmuir方程比Freundlich方程更好地描述对硝基苯酚在活性炭上的吸附行为，Langmuir方程假设吸附是单分子层，被吸附的分子之间不相互影响，且表面是均匀的。因此，活性炭对对硝基苯酚的吸附是Langmuir型，是单分子层吸附，饱和吸附量为11.46mg/g。

Langmuir q=qo*c/（A+c） （1）

Freundlich q=k*c1/n （2）

其中：

q：对硝基苯酚的吸附量mg/g；

qo：对硝基苯酚的饱和吸附量mg/g；

C：对硝基苯酚的平衡浓度mg/L；

k、n：吸附常数。

3 结束语

（1）随浓度的升高，污泥活性炭对对硝基苯酚溶液的吸附去除率逐渐减小，5mg/L的吸附率可达74.1%。（2）活性炭对对硝基苯酚的吸附过程是个吸热反应，反应温度越高，对硝基苯酚的处理效果好。（3）25℃下，活性炭对对硝基苯酚的吸附是Langmuir型单分子层的吸附，吸附的表面是均一的，饱和吸附量为11.46mg/g。

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