果殼活性炭在除鉻中的應用

鉻是環境中尤其是水和土壤中的污染物之一，污染源主要是電鍍、礦山開采、皮革鞣制、顏料制造等行業的廢物排放。果殼活性炭具有耐磨強度好、空隙發達、吸附性能高、強度高、易再生、經濟耐用等優點，廣泛應用于生活、工業、液相吸附、水質凈化、氣相吸附。鉻酸鹽是鉻的主要形式。果殼活性炭具有耐磨強度好、空隙發達、吸附性能高、強度高、易再生、經濟耐用等優點，廣泛應用于生活、工業、液相吸附、水質凈化、氣相吸附。為了去除水溶液中的鉻酸鹽，我們生產并開發了相關的果殼活性炭產品。通過研究果殼活性炭的吸附機理和去除能力的試驗，確定果殼活性炭是否可以應用于生產行業。

采用一步碳熱法合成果殼活性炭

果殼活性炭的制備步驟如下: 首先，原料經研磨，自然干燥，然后用100目篩(0.15 mm)過濾。將1g 原料粉末與含0.405 g 納米級零價鐵和40ml 超純水的溶液混合，攪拌24小時，在80 ° c 的溫度下烘干72小時。最后，經過預處理的果殼活性炭原料在管式爐中氮氣流中以5 ° c min-1的升溫速率在800 ° c 下熱解2小時，得到的納米級零價鐵負載果殼活性炭被研磨，通過200目篩得到成品果殼活性炭。

果殼活性炭的典型FE-SEM圖像和納米尺度零價鐵負載果殼活性炭(b)的TEM圖像如圖1所示。如圖1a所示，果殼活性炭顯示出光滑致密的表面形態。圖1b顯示直徑約50nm的零價鐵顆粒很好地分散在果殼活性炭上，表明在熱解過程中，在果殼活性炭的存在下成功地防止了納米零價鐵顆粒的聚集。此外，果殼活性炭復合材料中鐵的總含量為12.5%。

圖1：果殼活性炭的掃描電鏡形貌(A)和負載納米零價鐵的果殼活性炭的透射電鏡圖像(B)。

果殼活性炭對鉻酸鹽的去除能力

在環境溫度下處理240分鐘后，鉻酸鹽去除能力隨著果殼活性炭劑量的不同而變化，如圖2所示。如圖所示，隨著果殼活性炭用量的增加，去除能力增加。比如鉻酸鹽溶液用1.5g L果殼活性炭可以去除96%以上。

圖2: 不同劑量的果殼活性炭復合材料的鉻酸鹽去除。

初始pH對鉻酸鹽去除能力的影響如圖3所示。研究發現，在4.0-10.0范圍內，鉻酸鹽的去除能力明顯受pH值的影響。隨著酸堿度從4增加到10，鉻酸鹽去除率從100%下降到76%。pH~4.0時，HCrO 4是鉻酸鹽的主要形態。因此，在溶液的高pH值下，Cr與羥基(OH)的強烈競爭應該是鉻酸鹽去除能力低的主要原因。此外，較低的酸堿度有助于去除鈍化氧化鐵層，果殼活性炭復合材料表面含有納米零價鐵，可與周圍的六價鉻溶液接觸。因此，在隨后的所有程序中，鉻溶液的初始酸堿度設定為4.0。

圖3: 初始酸堿值對果殼活性炭去除鉻酸鹽的影響。

　　鉻酸鹽的吸附機理

本研究利用 x 射線衍射儀對鉻酸鹽溶液處理過的果殼活性炭進行分析，以揭示其作用機理。