活性炭吸附甲酸乙酸
活性炭從水溶液中吸附甲酸和乙酸的效率。使用分批技術對活性炭水溶液中的甲酸和乙酸進行吸附。這涉及到不同初始濃度范圍為0.2-1.0mol L -1的每種被吸附物質的制備。向不同的250mL錐形瓶中加入已知質量為20至100mg的吸附劑，其中含有20mL每種被吸附物的溶液，并將混合物在機械振動器上以160rpm攪拌，時間為5-360分鐘，并在變化溫度為30-60°C。然后過濾混合物，用電位滴定法分析濾液。
活性炭的理化特性
T-IR技術是識別吸附劑表面上的特征官能團的重要工具，在某些情況下，這些官能團負責吸附物質分子的結合。吸附前后的活性炭FT-IR光譜如圖1a -c所示。在甲酸和乙酸吸附前后，區(qū)域3414.12,3437.26和3423.76cm -1的寬帶分別是由于羥基伸縮振動，在乙酸的情況下在2924.18cm -1區(qū)域的帶是由于CH 2不對稱和對稱的伸縮振動。C = O的伸縮振動為1714.77cm -1為FA。甲酸和乙酸吸附后，吸附前2362.88 cm -1處的尖峰略有變化到2359.02 cm -1，這是羰基的證據。COO-基團的拉伸振動在1500和1600cm -1之間。1265.55,1242.20和1226.77cm -1處的峰表示C-O的伸縮振動。
掃描電子顯微鏡通過用聚焦的電子束掃描來產生樣品的圖像。甲酸和乙酸吸附前后制備的活性炭的SEM圖如圖2所示 。 圖2a顯示吸附前活性炭的形態(tài)。碳表明活性炭的表面性質是高度多孔的，并且會增強甲酸和乙酸的吸附。碳呈現不規(guī)則的網狀結構，這意味著由粗糙表面積組成的完整的三維多孔內部結構的形成。熱解過程中焦炭的孔隙發(fā)育也很重要，因為這將通過促進活化劑(HNO 3)分子擴散到孔中從而增加活性炭的表面積和孔體積，從而增加HNO 3碳相互作用，在活性炭表面產生更多的孔?；钚蕴勘砻嫔线@些孔的發(fā)育可能是導致水溶液中乙酸和加速那吸收量高的主要因素。很明顯在圖2 B，C的吸附前活性炭的表面上的大的孔碳的表面上吸附的吸附后均減少。這意味著甲酸和乙酸被吸附到制備的活性炭的表面上。
吸附機理粒子內擴散模型用于確定總體吸附速率是否通過顆粒內擴散來控制，即吸附物質分子進入活性炭孔隙內部。q t對t 1/2的曲線圖給出如圖3所示的線性關系 。截面(C)的值和斜率的粒子內擴散速率常數(Kid)的計算值總結在表中。較大的截距值表明，與表面擴散相比，顆粒內擴散具有較小的作用。該圖顯示在吸附過程中發(fā)生兩個步驟。急劇上升的部分是外表面吸附階段，而第二直線部分是逐漸吸附階段，其中顆粒內或孔擴散是速率限制。急劇上升部分的高R 2值表明外表面吸附是速率限制步驟。線偏離原點和低R 2逐漸吸附階段的值表明，顆粒內擴散不是唯一的限速步驟，因為早期報道了類似的結果。這意味著外表面的吸附或瞬時吸附階段發(fā)生，并且可以被用來描述吸附過程的機構。
實踐發(fā)現活性炭是從水溶液中除去甲酸和乙酸的有效吸附劑。研究表明，溶液的初始濃度，接觸時間，吸附劑劑量和溫度影響了吸附過程。熱力學研究表明，吸附過程本質上是可行的，自發(fā)的和放熱的。兩種吸附物的吸附均遵循仿二次速率動力學。因此，推薦使用活性炭作為低成本吸附劑，從水溶液中吸附其他羧酸。
本文作者：董帝豪
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