文献综述
摘要:
以生物质废料(树木砍伐残渣、废弃家具、家具生产废料等)作为碳源,通过化学试剂加压浸渍和高温热解两步法直接制备具有磁性的碳粉材料,并在此基础上初步研究该种磁性碳材料对工业染料的吸附能力。
关键词:磁性碳;加压浸渍;高温热解;吸附
研究背景和目的
有色废水是染料工业和染料消费行业的间接产物,已经成为危害人们日常生活质量和身体健康的一种日益严重的水污染问题。例如,随着中国工业的迅速发展和经济水平的不断提高,用于纺织品染色的染料废液每天有3000-4000吨直接排放。这些随意排放的染料一方面会导致水体的异常染色,同时还会减少水体中植物的光合作用,从而破坏生态系统。此外,最近的科学研究表明,染料会对各种哺乳动物的器官产生致癌和致突变作用,并通过食物链进一步危害人体健康。因此,对含染料的废水处理具有重要的实际意义,且许多国家的政府也高度要求适当的治疗。但是由于染料的结构复杂,化学性质稳定,所以染料不易被重新移动。因此,去除含电子的染料是一种有趣的挑战。
研究方法
吸附法以其能够选择性地富集某些化合物的特性在废水处理领域有着特殊的地位。吸附是指固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能,当某些物质碰撞固体表面时,受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上。吸附的结果是吸附质在吸附剂上浓集,吸附的表面能降低。吸附技术就是利用 多孔性固体吸附废水中某种或几种污染物,以回收或去除某些污染物,从而也是使废水得到净化的方法吸附法中常用的吸附剂有活性炭、树脂、矿物、废弃物等。染料废水的吸附脱色有两种机理:吸附和离子交换,吸附效率受很多理化因素的影响,如染料—吸附剂的相互作用、吸附剂的比表面积、吸附剂的颗粒 尺寸、温度、pH值和吸附时间等。
- 活性炭吸附法 活性炭作为一种优良的吸附剂已经广泛地用于染料废水的脱色,活性炭能去除各种染料的颜色,处理效果取决于活性炭的类型和染料废水的特性,增大活性炭用量可提高吸附率。活性炭价格较高,使它的应用受到限制,使用后的活性炭需要再生,再生的方法有高温和解吸液处理两种,再生会导致活性炭 10~15%的损失。
- (2)树脂吸附法 20 世纪后期,随着结构改良的离子交换树脂、吸附树脂和复合功能树脂的成功研制,树脂吸附法被广泛应用于化工废水的治理与资源化。但是在染料废水处理方面的研究和应用相对不是很多,有人针对染料废水合成出具有不同物理化学特性的树脂来处理该类废水,并取得了较好的处理效果。一般染料废水中都含有比较多的无机盐,而盐类对树脂的吸附有一定的影响。Silke Karcher等研究了硫酸盐,碳酸盐,磷酸盐等无机盐对吸附的影响。研究发现,硫酸盐对吸附的抑制很弱,碳酸盐对吸附的抑制中等,磷酸氢根离子的存在对吸附有着强烈的抑制作用,目前对此还没有合理的解释。
(3)矿物、废弃物吸附法 自然界中的很多物质具有多孔结构,有良好的吸附性能,可用来处理染料废水。天然矿物主要包括各种黏土,矿石,煤炭等,一般储量都比较丰富,我国矿渣,炉渣,煤渣,粉煤灰等废物量也很多,成本更为低廉,因此这些无机吸附剂的应用前景比较广阔。 曾秀琼用改性的天然膨润土吸附活性艳红X-3B,并与活性炭进行比较。结果表明,两者对废水的脱色率都在90%以上。Konduru R. Ramakrishna等将泥煤、钢渣、膨润土、粉煤灰等无机吸附剂和活性炭对染料的吸附性能进行了比较,试验结果表明,钢渣、粉煤灰对酸性染料以及泥煤、膨润土对碱性染料的吸附效果可以和活性炭相媲美,而这四种吸附剂对分散染料的吸附效果都优于活性炭,这一结果为低成本的吸附剂走向工业化应用提供了科学依据。很多科学家对一些天然的原料和农业精制炭进行了进一步处理,并研究了这些物质的吸附行为,其中桉树皮、稻壳、竹子、麦杆、椰子壳、野草、木薯皮、花生壳、李子核、棕榈果等天然炭纤维经过处理后对染
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