活性炭從水溶液中去除錳“隨著溫度和初始濃度的增加，去除效率降低”
活性炭從水溶液中去除錳，錳是自然界第二豐富的金屬。其最常見(jiàn)的礦物是軟錳礦(MnO2)。它是人體系統(tǒng)和酶活化的重要金屬。它在陶瓷，干電池和電線圈中有多種應(yīng)用，它也是合金元素。除了處理未經(jīng)處理的水以外的排放，錳的另一個(gè)主要污染來(lái)源是燃燒煤和石油。由于金屬物種的毒性和不可降解的性質(zhì)，從水溶液和工業(yè)廢水中去除是必須的流程。
在本研究中，通過(guò)化學(xué)活化用KOH制備的活性炭被表征并用作吸附劑以從水溶液中去除錳。在批次平衡條件下研究錳離子在活性炭上的吸附?？疾炝瞬煌瑓?shù)，包括pH值，初始金屬離子濃度和溫度等因素的影響。Langmuir，F(xiàn)reundlich和Temkin等溫線用于分析平衡數(shù)據(jù)。
活性炭的物理化學(xué)性質(zhì)
表1列出了這次使用的原材料制造的活性炭一些屬性?；钚蕴慨a(chǎn)物具有約914.23的表面積 米2 /克和孔體積等于0.731 厘米3 /克。活性炭主要由碳組成，但也有許多氧化表面功能的氧氣。我們還注意到由于在活化步驟中用氫氧化鉀處理而存在鉀(與碳含量相比15%)。
活性炭表面形態(tài)
活性炭的SEM 圖如圖1所示。這些活性炭的外表面顯示出很大的空腔并且非常不規(guī)則，這表明材料的孔隙是在激活期間由試劑(KOH)的侵蝕性產(chǎn)生的。在700°C下用KOH 活化可以產(chǎn)生更多的孔隙和大量的揮發(fā)物。在活性炭表面清楚地發(fā)現(xiàn)了大的和發(fā)達(dá)的孔隙。在熱解過(guò)程中活性炭中的孔隙發(fā)展也是重要的，因?yàn)檫@將通過(guò)促進(jìn)KOH分子擴(kuò)散到孔中從而增加KOH-碳反應(yīng)，從而增加活性炭的表面積和孔體積，從而增加KOH-活性炭。
圖1?；钚蕴康腟EM圖像。
吸附機(jī)理
制備的活性炭表面含有氧和芳族化合物的官能團(tuán)。這些團(tuán)體可以參與化學(xué)鍵合，負(fù)責(zé)活性炭的陽(yáng)離子交換能力。因此，活性炭/錳反應(yīng)可以用兩種方式表示(圖2)。根據(jù)此圖，離子交換的可能機(jī)制可以被認(rèn)為是一個(gè)錳離子(Mn2 +)，其自身附著在兩個(gè)相鄰的羥基和雙氧基上，可以將兩對(duì)電子給予金屬離子，形成四個(gè)配位數(shù)化合物并將兩個(gè)氫離子釋放到溶液中。
圖2。可能的離子交換機(jī)制。
初始錳濃度對(duì)活性炭去除錳效果的影響
研究初始濃度對(duì)錳的影響范圍為20-140 mg / L，pH值固定為4。如果懸浮液中活性炭的質(zhì)量等于 75mg， 則去除初始錳的濃度為20mg / L的93.12%。例如，當(dāng) 初始錳濃度為 20mg / L時(shí)吸附量為24.83mg / g，而在初始錳濃度為140mg時(shí)，其增加至145.24mg / g 毫克/升。在較低的金屬濃度下，溶液中錳的摩爾數(shù)與可用表面積的比例低，因此吸附與初始濃度無(wú)關(guān)。在較高濃度下，可用吸附位點(diǎn)的數(shù)量減少，因此金屬去除取決于初始濃度。
溫度對(duì)活性炭去除錳的影響
溫度對(duì)從水溶液中去除污染物質(zhì)有顯著的影響，大多數(shù)吸附過(guò)程是放熱的。對(duì)當(dāng)前過(guò)程的調(diào)查也揭示了其放熱性質(zhì)。通過(guò)將溫度從25 ℃ 升高至40 ℃ ，錳的去除率從88.37%降至81.38%。去除中的變化可能是由于在升高的溫度下污染物質(zhì)逃逸趨勢(shì)增強(qiáng)的結(jié)果。也不排除在較高溫度下提高溶解度并因此降低吸附的可能性。
本研究表明，從今天準(zhǔn)備的原材料制備的活性炭是從水溶液中去除錳的有效吸附劑。掃描電子顯微鏡和變換紅外光譜研究證明在活性炭表面上存在多孔結(jié)構(gòu)和不同的官能團(tuán)。錳的吸附受各種參數(shù)的影響，如初始pH值，錳的初始濃度和溫度。Mn(II)的最高去除率是在pH(pH = 4)?；钚蕴侩S著溫度和初始濃度的增加，去除效率降低。
本文作者：董帝豪
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