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1、关于活性炭对溶液中苯酚吸附作用的研究商用的活性炭作为水溶液中去除苯酚的一种吸附剂,其可行性已得到验证。在振荡时间，活性炭质量，和被吸附物的浓度处于最佳实验条件时，活性炭的吸附容量达到最大。Langmuir 恒温方程式适用于活性炭吸附实验研究浓度范围内的所有数据。在相同的实验的条件下，我们也研究了活性炭对三硝基酚，焦棓酸和水杨酸的吸附作用。用蒸馏水，NaOH 和 HCl 溶液洗涤回收吸附在活性炭上的苯酚。关键词 苯酚 ，活性炭 ，吸附和水溶液引言目前由于从煤炭中提炼生产合成燃料的几种技术尚不成熟，从而煤炭转化为合成燃料的过程中产生的污水含有大量的苯酚，也就是说，污水中苯酚浓度约为 200-600
2、mg/l1。而这些污水都被排放到天然水域中，污染地下水。而且即使很低浓度的苯酚，对身体健康也有毒害作用。人体摄入了这种污水会引起蛋白质变质、组织侵蚀、中枢神经系统麻痹和肾脏，肝脏与胰腺的破坏 2。苯酚在水中的阈值为 4000ug/l1，因此在工业废水排入水体之前去除苯酚是很有必要的。活性炭吸附被认为是一种有效的去除污水中苯酚的方法，这是由于活性炭具有表面积大、渗透力弱、吸附容量大、纯度高和再生性强的特点。几个研究员研究了活性炭对苯酚的吸附作用 3-8，通过这些研究确定了商业活性炭去除溶液中苯酚的效率。实验商业活性炭被(Riedel-de Ha n,item No.18001)用作吸附剂。用不同
3、的物理方法 9e预先确定不同物理量的参数值，如表 1。表一.活性炭实验各参量下的测量值参量 方法 测量值pH pH 计 6.8炭容量 炭分析器 87.6%比表面积 N2吸附 750 gm/2孔隙度 Hg 透过率 60.3%孔隙容积 N2吸附 1.5c/3容积密度 粉末密度计 0.23g振实密度 粉末密度计 0.463/cm真密度 N2吸附 0.99平均粒度气压过筛定积器 5u活性炭吸附苯酚实验是在室温（22 C）下按批处理技术进行的。活性炭吸附的详1细步骤与其他吸附是一样的。除非另有说明，溶液中苯酚的浓度都是用波长为 269 的分光光度计（Double beam,Shimadzu UV-160
4、A)测定的。其吸附去除率是按常规方法计算的。 结果与讨论在最初的实验中考查了振荡时间对苯酚吸附的影响。实验方法：在 10ml 0.01g/l 的苯酚溶液（pH3.4)中加入 0.1g 活性炭，然后每隔一段时间（2 到 120 分钟不等）振荡一次。从该实验中我们获悉活性炭吸附过程几乎是瞬时的，而且能在 5 分钟之内达到平衡。因此对于任一进一步的实验，我们都选定振荡时间为 10 分钟。同时，快速平衡的建立表明活性炭对苯酚的高吸附容量。加入的活性炭的的质量是影响吸附效果的另一个参数。实验方法：在选定的 10 分钟振动时间和 0.01g/l 的苯酚溶液的条件下，分别加入质量为0.02，0.04，0.0
5、6，0.08，0.10，0.12g 的活性炭，进行一组吸附实验，实验结果如图一。图一表明，随着加入的活性炭质量的增加，吸附百分比也越高。当加入的活性炭质量为0.1g 时，溶液中几乎 99%的苯酚都能被吸附去除。因此，在后述的实验中，都选择加入0.1g 的活性炭。图一也表明即使是只加入 0.02g 的活性炭，苯酚的吸附百分比也高达 94%。苯酚浓度对活性炭吸附作用的影响是在 10 分钟的振荡时间和 0.1g 的活性炭的最佳条件下进行实验研究得到的。在 0.10.7g/l 的苯酚溶液浓度之间，每隔 0.1g/l 选择一个实验点，进行实验，得到图二所示实验结果。图二表明，苯酚溶液浓度增加到 0.3g
6、/l 时,苯酚的吸附去除率任在 99%以上。但当溶液浓度大于 0.3g/l 时，随着浓度的增加，苯酚的吸附百分比下降。这就表明：在溶液浓度的增加的过程中，高吸附百分比的实验点比较少。有关苯酚浓度对吸附的影响方面的数据是用 Freundlich 和 Langmuir 恒温方程研究的。图二数据对应的 Freundlich 线性方程是 log X= log A + 1/n log C，各数据适用该方程得到图三所示图形。方程中 X 表示每克活性炭吸附的苯酚的量； C 代表溶液中苯酚的剩余浓度（g/l） ，也就是最终浓度；1/n 表示直线斜率，代表着吸附效果随苯酚溶液浓度的不同而不同；A 是截距，它表示
7、活性炭所能从从单位浓度溶液中吸附苯酚的容量。从图上可以看出， Freundlich 线性方程不适用于上面实验所研究的浓度范围之外的其他浓度。图二的 Langmuir 线性方程式是(C/X) = 1/KX +C/Xm。其中 C 和 X 的意义同上；X m是单层容量的大小；K 是关于吸附热的一个常量。以 (C/X)做纵坐标，C 为横坐标，得到一条图四所示直线。该图表明在所研究的浓度范围内，各实验数据是符合 Langmuir 线性方程的。通过线性回归分析得到该直线的线性相关系数达到了 0.9957。.在前述最佳吸附条件下，实验得到活性炭对其他有机物（三硝基酚，焦棓酸，水杨酸）吸附百分比，并将其与对苯
8、酚的吸附百分比相比较，以检验活性炭作为吸附剂的可行性，比较结果如表二所示。图二表明，活性炭对这些化合物的吸附百分比也很高，因此，这些有机物能与苯酚一起用活性炭从溶液中回收。活性炭去除苯酚的可行性是通过洗涤实验来评估的。这个实验需要一个 30 cm x 0.7 cm 的玻璃杯，玻璃杯里面用一个玻璃丝网盛有已知重量的活性炭。然后装入 0.1g/l 的苯酚溶液，并保持 10 分钟，超过 99.8%的苯酚将会被活性炭吸附。用蒸馏水，0.5M NaOH 和 0.1 M HCl 来洗涤被吸附了的苯酚。图五显示了苯酚的洗涤过程。蒸馏水，0.5M NaOH 和 0.1 M HCl 洗涤苯酚的能力如下： 之所以
9、有这种明显的差距，是因为它们有不同的离子组成形式。酚盐离子比苯酚具有更大的振动能。这是由于与酚盐离子相比，苯酚这种规范的结构既没有电荷分离，也没有负电性元素（氧） 。因而在水中离子更稳定。因此，与在水中相比，在 NaOH 溶液中被吸附了的苯酚更容易溶析出来。HCl 能够使苯酚中的氧质子化，但是离子形式更不稳定，由于规范结构的电荷分离和正电荷附着于更多的负电性元素上。但是，HCl 的溶析能力还是比水强，因为 HCl 中的离子能加强溶解度。总之，NaOH 是比酸和水更好的溶析试剂，这从图五中能明显得到。NaOH 溶析率达 99%, 而 HCl 只有 12% ，H 2O 6%.结论在这些数据的基础上，我们得到在废水溶液排到水体之前，活性炭能够作为吸附剂去除溶液中的苯酚。这种方法简单，经济，快速而且不需要任何化学处理。而且被吸附了的苯酚能被洗涤出来，得到的苯酚可以应用于各种工业。而释放苯酚后的活性炭也能回收利用，不会产生废物处理问题。
