槐木活性炭净化废水中Pb2+的工艺研究

低成本高效活性炭吸附剂在废水处理中起着至关重要的作用。可再生的树枝是制备高效吸附剂的“零”成本原料。以刺槐树枝为原料,采用水蒸气活化法制备槐树活性炭,并优化活性炭吸附废水重金属离子Pb²⁺的工艺。结果表明：3 cm×10 cm左右槐树枝段,在110℃下干燥3天后在500℃恒温炭化30 min的槐木炭,再在650℃下恒温活化80 min,水蒸气流量为30 g·h^-1,制备的槐木活性炭对废水中的Pb²⁺有着较好的吸附能力和去除能力,最大吸附量202.0mg·g^-1,最大净化率大于95%。通过单因素实验获得活性炭对Pb²⁺吸附最佳的工艺参数：Pb²⁺初始质量浓度为0.5 mg·mL^-1,吸附时间60 min,吸附温度20℃。Pb²⁺在槐木活性炭上的吸附更适合Freundlich吸附模型。在低于70℃时,吸附是放热过程,槐树活性炭对Pb²⁺的吸附能力大于对溶剂的吸附,吸附是自发过程。     

槐木活性炭吸附Pb2+工艺的响应面法优化

低成本高效活性炭吸附剂在废水处理中起着至关重要的作用。可再生的树枝是制备高效吸附剂的“零”成本原料。以刺槐树枝为原料，采用水蒸气活化法制备槐树活性炭。为最大化提高活性炭的利用率，以吸附量为指标，采用响应面法优化槐木活性炭吸附Pb²⁺工艺。结果表明：3 cm×8 cm左右槐树枝段，在110℃下干燥3天后在600℃恒温炭化60 min的槐木炭，再在650℃下恒温活化80 min，水蒸气流量为30 g·h^-1，制得槐木活性炭。其对Pb(NO₃)₂吸附的最佳工艺：吸附温度29.8℃、吸附时间64.1 min和料液比1.1 mL·g^-1。该条件下吸附量预测值为137.9 mg·g^-1,3个因素的显著性由大到小依次为：料液比、吸附温度、吸附时间。验证性实验表明：吸附量平均值为135.0 mg·g^-1，与预测值的相对误差为2.10%，实验值与模型预测值拟合性良好。