Page 200 - 《精细化工》2020年第6期
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·1266·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 37 卷

                 methyl orange was more consistent with the pseudo-second-order kinetic model.
                 Key words: magnetic activated carbon; methyl orange; adsorption; thermodynamics; kinetics; water treatment
                 technology and environmental protection


                 工业化的快速发展给人们的生活提供了很多便                          硫代硫酸钠、可溶性淀粉、碘酸钾、无水碳酸钠、
            利，但是也产生了大量的工业废水。染料废水是常                             亚甲基蓝、磷酸氢二钠、磷酸二氢钾均为市售分析
            见的工业废水之一。其中，甲基橙是常见的染料废                             纯。桉木屑是通过对广西高峰林场提供的桉木块经
            水。染料废水的特点有色度大、毒性高、难降解、                             过粉碎处理得到。
                                      [1]
            化学成分复杂、处理难度大 ，如果大量排入自然                                 NOVA2000 比表面及 孔径分析 仪，美国
            水体，必然会对生态环境和人体健康造成威胁。                              Quantachrome 公司；UV/VIS  2802PCS 型分光光度
                 目前，印染废水的处理有很多方法。其中，光                          计，尤尼柯（上海）仪器有限公司；Nicolet  iS  50
                     [2]
                                           [4]
                                                     [5]
                                 [3]
            催化降解 、电化学法 、吸附法 、生物法 等是                            傅里叶变换红外光谱仪，美国 Thermo Fisher Scientific
            常见的废水处理方法。与其他方法相比，吸附法具                             公司；Rigaku D/MAX 2500V X 射线衍射仪，日本理
                                        [6]
            有操作简单、成本低、无污染 等优点。在吸附法                             学/Rigaku 公司；PPMS-9 振动样品磁强计（VSM），
            中活性炭是常用的吸附剂，普通粉状活性炭吸附效                             美国 Quantum Design 公司；Merlin Compact 场发射
            果好，但不易回收，传统的过滤分离方法容易造成                             扫描电子显微镜，德国 Zeiss 公司。
            筛网的堵塞，离心分离方法能耗大，不易实现连续                             1.2    桉木基磁性活性炭的制备
            化操作    [7-8] 。磁性物质在磁场中容易聚集回收，磁性                        分别向 6.67、33.33、60.00、86.66、113.32、
            活性炭具有分离快速、造价低廉、制备方便等优点。                            139.99、166.65 g FeCl 3 ·6H 2 O 中加入适量水溶解后
                                                       [8]
                 磁性活性炭的制备方法有两步法和一步法 。                          与 80 g 40~60 目的桉木屑混合均匀，静置 12 h 后，
            与两步法相比，一步法制备磁性活性炭时，炭质原                             将其放入 80 ℃电热恒温鼓风干燥箱中（约 12 h）除
            料在加入活化剂的同时掺入磁性添加剂，如铁、钴、                            去多余水分，再加入 KOH 溶液（100.76  g  KOH 加
                       [9]
            镍的化合物 等，制备过程中活化和磁化同步进行，                            入适量水溶解）混合均匀（KOH 与桉木屑质量比为
            磁化剂既对活性炭赋磁，又兼具催化、调孔作用，                             1.26，FeCl 3 ·6H 2 O 与桉木屑质量比为 0.08~2.08），
            能促进活性炭中孔、大孔的发育，从而可获得磁性                             静置 12 h 后在 80 ℃电热恒温鼓风干燥箱中烘干（约
            能稳定，比表面积大、孔隙结构发达的产品。制备                             12 h）。然后将其放入高温管式电炉中，以 5 ℃/min
            磁性活性炭的原料有煤炭和农林废弃物生物质资                              升温速率从室温升温到 500 ℃，再以 10 ℃/min 升温
            源。黄辉等      [10] 以活性炭粉为原料采用共沉淀法、张                   速率从 500 ℃升到 700 ℃，在 700 ℃保温 3.5 h 后以
            留洋等    [11] 以蚕砂为原料采用两步法、王喜全等              [12] 以   10 ℃/min 降温速率从 700 ℃降到 500 ℃，再以 5 ℃/min
            瓜子壳为原料微波法制备出了磁性活性炭。                                降温速率从 500 ℃降到室温。取出样品水洗至中性，
                 桉树是世界上分布最广的硬木树种，全球超过                          烘干后粉碎过 200 目筛即为吸附甲基橙所用的桉木
            90 个国家种植，森林面积超过 1800 万公顷，其种                        基磁性活性炭。标纪为 MAC-0.08、MAC-0.42、
            植过程的间伐和木材利用的废弃物较多，可作为制                             MAC-0.75、MAC-1.08、MAC-1.42、MAC-1.75、
            备活性炭的原料        [13] 。                              MAC-2.08。桉木基磁性活性炭的得率用式（1）计算：
                 本文以林业废弃物桉木屑为原料，KOH 为活化                                                W
                                                                             得率   / %   c    100      （1）
            剂，FeCl 3 ·6H 2 O 为赋磁剂一步法制备磁性活性炭；                                           W
                                                                                        0
            并对其吸附性能、孔结构、表面官能团、磁性物质、                            式中：W c 是所得磁性活性炭的质量，g；W 0 是桉木
            磁性等进行表征。以制备的桉木基磁性活性炭为吸                             屑原料的质量，g。
            附剂考察了吸附剂用量、甲基橙初始浓度、pH 值、                           1.3    桉木基磁性活性炭表征
            吸附时间等因素对模拟甲基橙废水中甲基橙的吸附                                 采用木质活性炭相关国家标准 GB/T 12496.8—
            影响。本研究以期为农林废弃物资源化、高值化利                             2015 和 GB/T  12496.10—1999 所述实验方法测定制
            用提供理论依据。                                           备的桉木基磁性活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附

                                                               值。碘值代表活性炭微孔、中孔的发达程度，可反
            1   实验部分
                                                               映活性炭的吸附能力，碘值越高，吸附能力越强，
            1.1   试剂和仪器                                        且碘值在一定程度上也能反映出比表面积的大小。
                 KOH、FeCl 3 ·6H 2 O、甲基橙、碘、碘化钾、                 亚甲基蓝值代表活性炭中孔的发达程度，亚甲基蓝
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