活性炭的改性及其对磷吸附的实验研究(3)

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1 研究背景

1.1 研究意义

随着社会的发展，大量的化学药剂开始出现在大家的生活中.氮、磷化合物的大量使用导致湖泊（水库）水体的富营养化成为严重的环境问题.磷作为水体富营养化的主要影响因素，其排放量和排放浓度将严重影响到水体富营化的解决

[1].常用的除磷方法有生物除磷法、化学沉淀除磷法、吸附除磷法和离子交换除

磷法等[2].

目前，城市污水处理厂和相关企业污水处理设施的常规生化法除磷和强化生物法除磷的工艺都难以保证磷的达标排放；所需的化学药剂的成本高；化学污泥难以处置等问题一直难以得到有效的解决，为此科研人员一直在寻找经济高效的除磷方法[3-4].

吸附法被广泛认为是一种能够较好地适用于宽浓度范围废水除磷的方法[5-6]. 活性炭是一种具有石墨微晶结构的多孔物质，孔结构发达、比表面积大、吸附能力强；活性炭耐热、耐酸碱性好，能够适应因气候等条件变化而引起的水体变化；具有一定的机械强度和耐磨性[7]；其作为吸附剂的吸附强度比其他吸附剂要低，因而吸附分子的解析比较容易，吸附剂再生时耗能也比较低.被广泛应用于水体中污染物的去除.

制备活性炭的原料非常丰富，有煤、果壳、稻壳、石油焦、沥青、树脂、废轮胎等.其中媒质、椰壳类原料来源广泛、成本低廉，并具有优质的天然结构，有利于形成发达的微孔结构，得到了越来越多的关注[8].一般认为，对活性炭的催化和吸附性能产生影响的主要是活性炭的微孔结构和表面官能团的结构，即受活性炭的物理性质和化学性质的影响.改性活性炭集物理吸附和化学沉淀于一体，对磷吸附的效果较好.所以，对活性炭改性的研究已成为时代所需.

1.2 改性活性炭吸附磷的研究现状

活性炭因其具有吸、脱附速率快和可再生等优点，逐渐在环保领域发挥其主导地位，受到越来越多的人重视.活性炭的改性是指对活性炭表面化学性质的改变，主要通过一定的化学方法改变活性炭表面的官能团并在其表面负载离子和化合物，从而改变其表面的化学性质，提高活性炭的吸附能力.活性炭表面化学性质的改性方法可分为：表面氧化法、表面还原法、负载原子和化合物法、酸碱法

[9-10]等.在改性过程中常常联合不同的改性方法对活性炭进行改性，从而达到更

好的改性效果.

目前活性炭的改性主要从物理改性、化学氧化改性等方面进行研究.左宋林 [11]采用固一固混合方式，用 K0H 溶液活化石油焦制备了高比表面积、高孔隙率的活性炭，其吸附性能是未改性活性炭的 2～3 倍.张丽丹等[9]通过对一般煤质活性炭进行酸化和碱化处理，去除活性炭中的酸碱可溶性物质，极大地提高了活性炭的比表面积和吸附活性.詹亮[12]等以高硫焦为原料，采用工业 KOH 为活化剂，首次将正交实验法用于制备超级活性炭，并制备出了比表面积高达 3886m2/g 的高比表面积活性炭.张晓光[13]等用不同浓度的 HNO3 和 H202 一 H2SO4 体系对活性炭进行了氧化改性的实验研究，氧化后的活性炭炭层间距缩小，石墨化微晶结构增加.Gil A.等[14]研究了温度对 H2O2 和 HNO3 氧化改性活性炭表面结构的影响.结果表明，对于 HNO3 改性活性炭，当处理温度低于 333K 时，主要中孔受影响；当处理温度达 363K 时，微孔增多，中孔缺失，在逆流条件下这种影响更显著；而 H202 改性活性炭，表面结构、性质受温度因素的影响程度要比 HNO3 改性活性炭受温度的影响小.论文网