除廢水中有機(jī)染料的方法主要包括物理法、化學(xué)法及生物法.本文詳細(xì)闡述了膜分離法、磁分離法及吸附法物理去除羅丹明B的研究進(jìn)展,重點(diǎn)總結(jié)了活性炭、天然礦物及分子篩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及對羅丹明B的吸附性能,并指出制備高吸附活性、高重復(fù)性的介孔吸附劑是羅丹明B染料廢水治理亟待解決的問題. 

【文章來源】：渤海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,41(02)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

磁性MCM-41介孔分子篩的磁分離效果圖[7]

活性炭顆粒形狀多樣，目前用于吸附Rh B的多為纖維狀、球狀、石墨烯氣凝膠等形式.活性炭纖維比表面更大、傳質(zhì)率更高.普通活性炭纖維在室溫、p H為2時(shí)對Rh B的吸附量為30 mg/g[24].采用柳葉作制備的100 nm粒徑的碳納米球[25]，比表面積為294.32 m2/g，平均孔徑為9.23 nm，最優(yōu)吸附條件時(shí)Rh B的吸附量約53 mg/g.樣品吸附Rh B前后的FT-IR表明，Rh B在碳納米球上的吸附主要發(fā)生在OH、COOH和苯環(huán)上.采用蔗糖與正硅酸乙酯制備的中孔碳材料，使碳樣品的比表面增加至1593.65 m2/g，平均孔徑為3.4 nm.25oC時(shí)的Rh B吸附實(shí)驗(yàn)表明，p H為1時(shí)吸附量較高（240 mg/g)[26].但在光降解Rh B中應(yīng)用較廣的大比表面石墨烯材料（如圖3)[27-29]，在吸附Rh B時(shí)的優(yōu)勢并不明顯，最大平衡吸附量僅81.6 mg/g[30].同時(shí)有研究表明，具有規(guī)則性孔結(jié)構(gòu)的超微孔炭材料，盡管其比表面為600 m2/g，平均孔徑僅為1.2 nm，對羅丹明B的最大吸附容量亦可達(dá)120 mg/g[31].可見，吸附劑的比表面及孔徑并非是越大對吸附Rh B越有利，染料分子在吸附過程中的內(nèi)部擴(kuò)散雖然是控制步驟但不是唯一的速率控制步驟，吸附劑的邊界層對吸附過程的影響不可忽略[30].此外，顆粒的有序性及活性炭的表面性質(zhì)是影響吸附性能的重要影響因素.利用表面基團(tuán)或負(fù)載金屬修飾活性炭，能夠有效提高活性炭的吸附處理效率[32].采用H3PO4和丙酮酸（13:0.02 g/mol）浸漬處理后的活性炭，比表面與樣品相比增加29%，孔容增加39%，表面含有了更多的含氧官能團(tuán).這顯然對Rh B的吸附是有利的，吸附量增加了4%[33].史歡歡等[34]采用“浸漬-共沉淀-煅燒”方法分別制備了將Mn O2-C及Mg O-Mn O2-C復(fù)合吸附劑.與未改性的活炭相比，吸附劑表面的粗糙度有所增加，添加的氧化物位于活性炭的表面及孔內(nèi)，但比表面分別增加了1.08倍和1.46倍，孔容則分別增加了2.69倍和3.69倍.羅丹明B的靜態(tài)吸附結(jié)果表明，未改性樣品的吸附量為9.65 mg/g,Mn O2改性樣品為15.76 mg/g，而Mg O和Mn O2改性樣品的吸附量為16.19 mg/g.改性后的樣品并未改變吸附等溫模型（Langmuir），動力學(xué)方程均符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，吸附過程均為自發(fā)進(jìn)行的吸熱過程.以硅酸鈉，硫酸鎂，葡萄糖和乙酸鈉為原料水熱法制備具有層狀多孔結(jié)構(gòu)硅酸鎂/碳復(fù)合物[35]，其比表面積為235 m2/g.Rh B吸附過程表明，p H是吸附過程重要的影響因素，堿性條件有利于吸附量的增加，樣品的平衡吸附容量為244 mg/g.樣品的吸附過程受顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制，吸附等溫線數(shù)據(jù)與Langmuir模型更好地匹配，表明該吸附是在均勻表面上的單層吸附.最近，呂永軍等[36]將碳氟表面活性劑引入活性炭顆粒的表面，Rh B的脫色率并未因孔道受到影響，增加了近1.7倍.

SBA-15和MCM-41均是二維六方結(jié)構(gòu)，不同之處在于SBA-15的長孔道之間還存在聯(lián)通的短孔道.將具有層狀結(jié)構(gòu)的Mo S2與SBA-15以不同比例混合焙燒，吸附Rh B能力與純SBA相比有了成倍提高.SBA-15對Rh B的去除率僅為38.6%，但Mo S2修飾后的樣品對Rh B的去除率可達(dá)75.1%以上，并且隨著Mo S2的含量不同Rh B的去除率不同[54].WO3物種會使SBA-15分子篩的孔道發(fā)生會部分收縮，將導(dǎo)致材料的平均孔徑由8 nm明顯減小至6.5 nm，并且W物種的摻雜會使分子篩表面的酸性增加，這對于陽離子染料Rh B的吸附[55]是有利的，使Rh B的去除率由約10%增加至20%.由上可見，孔徑在2～50 nm范圍的介孔分子篩有利于Rh B分子進(jìn)入孔道，而分子篩內(nèi)表面豐富的-Si OH和-Al OH可以作為功能分子的宿主提高對Rh B分子的有效錨定.因此，設(shè)計(jì)具有高選擇性及可回收性的分子篩吸附劑、揭示吸附機(jī)理是脫除廢水中有機(jī)染料過程極大的挑戰(zhàn).

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3144345