活性炭浸漬聚丙烯腈和苯乙烯的吸附性能

　　一些陰離子染料對(duì)環(huán)境危害大，為了盡量減少此類污水的產(chǎn)生，應(yīng)該在這些污水排放到環(huán)境中之前進(jìn)行處理。有幾種處理技術(shù)可用于從廢水中脫色染料，例如吸附法、化學(xué)混凝法、沉淀法、膜過(guò)濾法、生物降解法、活性污泥法、氧化法和生物法。在這些方法中，吸附很可能是效果較好的技術(shù)，這次我們介紹了多壁碳納米管和改性聚(丙烯腈-共聚苯乙烯)與活性炭的吸附潛力，用于通過(guò)批處理系統(tǒng)從水溶液中吸收活性紅染料。

　　活性炭共聚物納米粒子的合成

　　首先，通過(guò)簡(jiǎn)單的沉淀聚合制備丙烯腈-共聚苯乙烯共聚物的顆粒。共聚方法使用來(lái)自乙醇和蒸餾水的共溶劑作為溶劑，然后在55℃下注入引發(fā)劑(0.01M)過(guò)硫酸鉀4小時(shí)。其次，完成此過(guò)程后，通過(guò)以14000rpm(高速)離心分離聚合物，然后用乙醇蒸餾水溶液多次洗滌以去除任何未反應(yīng)的單體或過(guò)量的引發(fā)劑。第三，將白色聚合物產(chǎn)物在烘箱中在70℃下干燥過(guò)夜。最后，將白色聚合物產(chǎn)品丙烯腈-共聚苯乙烯與活性炭以50:50的比例混合。

　　制成的活性炭樣品通過(guò)掃描電鏡檢測(cè)

　　這種方法是檢查活性炭表面形態(tài)的有用方法。圖1A和1B展示了丙烯腈-共聚苯乙烯(A)和活性炭浸漬后的(B)SEM照片。這些圖顯示了球形、均勻形狀的結(jié)構(gòu)，改性方法導(dǎo)致改性復(fù)合顆粒尺寸增加了7.95%。此外，圖1C顯示了制備的納米碳管的SEM圖片。該圖顯示了未處理樣品中存在無(wú)定形碳。此外，值得注意的是，這些管子又細(xì)又長(zhǎng)，并且沒(méi)有大量凝聚在一起。納米碳管的管狀直徑介于75和99.25nm之間。

　　圖1：丙烯腈-共聚苯乙烯(A)活性炭浸漬(B)和制備的納米碳管(C)的SEM圖像。

　　活性炭復(fù)合材料用量對(duì)染料的吸附影響

　　活性炭的用量是一個(gè)重要的因素，在吸附過(guò)程中起著巨大的作用。為了確定吸附劑的理想劑量，納米碳管和活性炭浸漬材料的用量從0.005到0.04g不等。圖2顯示了去除百分比(%)和不同劑量的納米碳管和活性炭浸漬材料。觀察到吸附在單位重量吸附劑上的染料量從0.005增加到0.04克。在0.04g處觀察到最大去除率，活性炭浸漬材料和納米碳管的百分比分別為97.5%和92.3%。因此，可以推斷吸附量的增加增強(qiáng)了活性紅的去除。顏色去除百分比的增加是由于隨著吸附劑材料的用量而增加，存在較大的表面積，這反過(guò)來(lái)又會(huì)增加反應(yīng)性空吸附位點(diǎn)的產(chǎn)生，使其更容易并增加離子相互作用。這些位點(diǎn)有利于活性紅溶質(zhì)轉(zhuǎn)移到吸附劑的外表面并提高其消除率。

　　圖2：活性炭用量對(duì)去除技術(shù)的影響。

　　活性炭的再生實(shí)驗(yàn)

　　活性炭復(fù)合材料的再生具有經(jīng)濟(jì)重要性。該實(shí)驗(yàn)涉及許多吸附-解吸循環(huán)，以估計(jì)重復(fù)脫色對(duì)納米材料吸附效率的影響。發(fā)現(xiàn)納米碳管和活性炭浸漬材料對(duì)活性紅的去除效率略有變化，如圖3所示。數(shù)據(jù)顯示原始納米碳管和活性炭浸漬材料存在差異與不同初始活性紅染料濃度下重復(fù)使用的納米化合物相比。活性紅的吸收程度在第一個(gè)循環(huán)后達(dá)到98.18%，然后在五輪納米碳管后降低到62.72%，而對(duì)于活性炭浸漬材料，第一個(gè)循環(huán)去除效率為97.72%，在第一個(gè)循環(huán)后，在五輪后降低到63.18%，表明其再生有效性，如圖3所示。因此，可以得出結(jié)論，納米碳管和活性炭浸漬材料的吸附過(guò)程會(huì)受到延長(zhǎng)重復(fù)使用周期的影響，而不會(huì)損失大量染料吸附能力。因此，兩種納米化合物被多次用于從水性階段去除活性紅染料。因此，這表明它們可以多次使用，證明了它們的經(jīng)濟(jì)可行性。

　　圖3：再生試驗(yàn)對(duì)去除活性紅的影響。

　　活性炭浸漬聚丙烯腈和苯乙烯材料是完全去除水中活性紅染料的好用吸附劑。采用簡(jiǎn)單的沉淀聚合法制備了聚(丙烯腈-苯乙烯)浸漬活性炭生產(chǎn)的復(fù)合材料，在該技術(shù)應(yīng)用中，制備的材料成本低，在室溫下與少量吸附劑的接觸時(shí)間較短時(shí)發(fā)生快速吸附現(xiàn)象，并且其以高效率再生更多循環(huán)，這使得接觸裝置的尺寸更小，這反過(guò)來(lái)又直接影響到該技術(shù)的運(yùn)行成本和生產(chǎn)能力。但是多壁碳納米管加活性炭材料的結(jié)合使用，可以在較短的吸附時(shí)間內(nèi)很快地去除水溶液中的染料。

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