Page 145 - 《精细化工》2020年第1期

第 1 期 李鑫璐，等: 氢氧化镁改性活性炭对 Cu(Ⅱ)的吸附 ·131·

尽管许多学者用活性炭负载氧化镁去除污染物 μm 微孔滤膜过滤后，利用火焰原子吸收法测 Cu(Ⅱ)
获得了良好去除效果 [17] 。但是，在制备复合材料的 的质量浓度。Cu(Ⅱ)吸附量用下式计算。
过程中有的需要相当高的温度，存在能耗高等缺 V    e 
0
e
点 [18-19] ；有的制备工艺复杂，难以实现量化生产 [20-22] 。 q  m （1）

本文用活性炭负载氢氧化镁来去除污染物，考察其 式中：q e 为平衡浓度时 Cu(Ⅱ)的吸附容量，mg/g；
在不同温度、时间和 pH 下对 Cu(Ⅱ)的吸附性能。 V 为吸附质溶液体积，L；  为溶液中 Cu(Ⅱ)的初
0
始质量浓度，g/L；  为吸附平衡时溶液中 Cu(Ⅱ)
1 实验部分 e
质量浓度，g/L；m 为吸附质样品质量，g。
1.1 原料、试剂与仪器 1.3 测试与表征
颗粒状椰壳活性炭（GAC）购于石家庄宏森活 1.3.1 氢氧化镁负载量测定
性炭有限公司，性能参数见表 1。 用酸提取法 [23] 测定氢氧化镁的负载量。称取 3 g
改性活性炭 Mg-GAC，将其放入 250 mL 盛有 100 mL
表 1 活性炭的主要性能参数 pH=1 浓盐酸的锥形瓶中，置于振荡器上振荡 10 h，
Table 1 Main performance parameters of activated carbon 然后用滤纸过滤出滤液，用阳离子色谱测定滤液中
水分质量 灰分质量 镁离子的含量，根据其相对分子质量计算氢氧化镁
碘吸附值 p H 粒度
分数 分数
的质量。氢氧化镁的负载量用下式计算。
≥900 mg/g 8~10 ≤12% ≤3% 10~20 目≥90%
氢氧化镁负载量 /% 

氯化镁，天津市光复科技发展有限公司；氢氧 氢氧化镁的质量  100 （2）

化钠，天津市风船化学试剂科技有限公司；盐酸， 氢氧化镁改性活性炭复合材料的质量
1.3.2 吸附等温线测定
重庆川东化工（集团）有限公司；铜标液，天津市
将 100 mL 初始质量浓度分别为 20、40、60、
光复精细化工研究所；硫酸铜，天津博迪化工股份
80、100 mg/L 的 Cu(Ⅱ)溶液加入不同的 250 mL 锥
有限公司；铜试剂，天津市风船化学试剂科技有限
形瓶中，并分别加入 0.3 g 原 GAC 和 Mg-GAC，分
公司。以上试剂均为 AR。
别在 25、35、45 ℃下摇床振荡 2 h，用 0.45 μm 微
PHS-25pH 计，上海仪电科学仪器股份有限公
孔滤膜过滤测定其质量浓度。
司；722 s 可见分光光度计，上海精密科学仪器有限
GAC 和 Mg-GAC 对 Cu(Ⅱ)的吸附可用 Langmuir
公司。
和 Freundlich 等温线方程来进行模拟。
1.2 实验方法
1.2.1 复合材料的制备 Langmuir 等温线方程表达式见式（3）：
将活性炭用去离子水冲洗以去除杂质，105 ℃  e  1   e （3）
烘干至恒重，储存备用。在 150 mL 氯化镁（1.5 mol/L） q e q K L q m
m
溶液中加入 10 g 预处理过的活性炭，在 25 ℃、 式中：q e 为吸附容量，mg/g；  为平衡质量浓度，
e
180 r/min 下搅拌 3 h，使氯化镁溶液进入活性炭内 g/L；q m 为饱和吸附容量，mg/g；K L 为与吸附能有
孔。真空抽滤，分离活性炭与氯化镁溶液，105 ℃ 关的常数。
下烘干至恒重，得到负载镁离子的活性炭。该活性 Freundlich 等温线方程表达式见式（4）：
炭与 150 mL 氢氧化钠 （0.5 mol/L）溶液在 30 ℃、 1
180 r/min 下反应 3 h，使活性炭内部孔中生成氢氧 lnq  e lnK  F n ln e （4）

化镁，得到改性活性炭材料（Mg-GAC）与氢氧化
式中：q e 为吸附容量，mg/g；  为平衡质量浓度，
钠的混合液溶液。用真空泵将 Mg-GAC 与剩余氢氧 e
g/L；K F 、n 均为常数。
化钠溶液分离，去离子水反复冲洗活性炭，用 AgNO 3
溶液检验氯离子不存在，且出水 pH 值没有变化后， 2 结果与讨论
105 ℃烘干至恒重，得到改性活性炭材料（Mg-GAC）。
1.2.2 吸附实验 2.1 活性炭负载氢氧化镁复合材料的表征
将 100 mL 质量浓度为 40 mg/L、pH 为 7 的 Cu(Ⅱ) 2.1.1 氢氧化镁负载量测定
溶液加入不同的 250 mL 锥形瓶中，并分别加入 0.3 g 在氢氧化钠浓度为 0.5 mol/L 的条件下，考察了
不同氢氧化镁负载量的 Mg-GAC。在一定温度下反 不同氯化镁浓度对改性活性炭氢氧化镁负载量和Cu(Ⅱ)
应一定时间。用 10 mL 注射器取其上清液，经 0.45 吸附量的影响，结果见表 2，实验方法同 1.2.1 节。