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此外,三种吸附剂对Cr(VI)的去除能力大小为Mn-H-AC>H-AC>活性炭。在硫酸活化过程中,活性炭表面的酸性官能团增加,同时活性炭表面的电荷性质发生变化,使其对Cr(VI)的吸附容量提高。经Mn进一步改性后,会形成大量的Mn≡C—OH结合体,该结合体能进一步提高Cr(VI)的去除率[7-8]。
由于Mn-H-AC对Cr(VI)具有较高的去除能力,所以对其处理Cr(VI)的工艺条件进行研究。
2.2 Mn-H-AC的投加量对Cr(VI)吸附效果的影响
在废水初始pH值6、吸附反应时间90min、吸附反应温度25℃的条件下,研究了Mn-H-AC的投加量对Cr(VI)去除率的影响,结果如图2所示。由图2可知:当Mn-H-AC的投加量小于0.3g时,随着Mn-H-AC投加量的增加,Cr(VI)的去除率逐渐增大;当Mn-H-AC的投加量大于0.3g之后,Cr(VI)的去除率无显著变化。这表明适量的Mn-H-AC能够为吸附反应提供足够多的活性位点,使得Cr(VI)的去除率达到较大值。
2.3 废水初始pH值对Cr(VI)吸附效果的影响
在Mn-H-AC的投加量0.3g、吸附反应时间90min、吸附反应温度25℃的条件下,研究了废水初始pH值对Cr(VI)去除率的影响,结果如图3所示。由图3可知:废水初始pH值对Cr(VI)的去除率影响显著。随着废水初始pH值的增加,Cr(VI)的去除率呈现出先增大后减小的趋势。当废水初始pH值为6时,Cr(VI)的去除率最高。这主要与Cr(VI)在废水中的存在形式及Mn-H-AC的表面电荷有关。
2.4 吸附反应温度对Cr(VI)吸附效果的影响
在Mn-H-AC的投加量0.3g、废水初始pH值6、吸附反应时间90min的条件下,研究了吸附反应温度对Cr(VI)去除率的影响,结果如图4所示。由图4可知:随着吸附反应温度的升高,Cr(VI)的去除率逐渐降低。这是由于该吸附过程属于放热反应,所以降低吸附反应温度能够促进反应的进行。该吸附反应表现为物理吸附的特性。
2.5 正交试验结果分析
2.5.1 正交试验因素及水平
选取Mn-H-AC的投加量(A)、吸附反应温度(B)和废水初始pH值(C)作为正交试验的3个因素,进行3因素5水平的正交试验。因素水平如表1所示。
2.5.2 正交试验结果
正交试验结果表明:极差大小依次为C>B>A,即3个因素对Cr(VI)去除率的影响程度依次为废水初始pH值>吸附反应温度>Mn-H-AC的投加量。从均值结果看,该吸附反应的最佳工艺条件组合为A3B1C3,即Mn-H-AC0.3g、吸附反应温度25℃、废水初始pH值6。这与单因素试验的分析结果相一致。
3结语
采用硫酸和硝酸锰溶液制备了改性活性炭H-AC和Mn-H-AC,并探讨了不同活性炭吸附剂对废水中Cr(VI)去除率的影响。结果表明:与活性炭相比,H-AC和Mn-H-AC对Cr(VI)的吸附能力得到了显著的提高;其中Mn-H-AC对Cr(VI)的吸附效果最好。通过正交试验,得到了不同因素对Cr(VI)去除率的影响程度依次为废水初始pH值>吸附反应温度>Mn-H-AC的投加量。
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