重金屬離子廢水染料廢水處理方法

在介紹了三種多孔炭材料制備方法與特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,綜述了多孔炭材料作為吸附劑在重金屬離子廢水、染料廢水和其他廢水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展。

由相互貫通或封閉的孔洞構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多孔炭材料在具備炭材料性質(zhì)(如化學(xué)穩(wěn)定性高、導(dǎo)電性好、價(jià)廉等)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還具有比表面積大等特點(diǎn)。因此，多孔炭材料可應(yīng)用于分離凈化、催化、光學(xué)器件、能量存儲(chǔ)、生物分離薄膜及納米反應(yīng)器等領(lǐng)域。由三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成的大孔結(jié)構(gòu)使多孔炭材料具有優(yōu)異的吸附性能。

目前，隨著多孔炭材料研究的深入，制備多孔炭材料不僅需要控制其介觀結(jié)構(gòu)、孔徑及孔道排列，而且對(duì)其微米級(jí)的宏觀形貌也有要求。現(xiàn)已成功合成了球、纖維、棒、單晶和體材料等多種形貌的介孔炭材料。

pH做為基本的污水指標(biāo)，勢(shì)必成為供求的熱點(diǎn)，這對(duì)廣大的E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極制造商，比如美國(guó)BroadleyJames來(lái)說(shuō)是個(gè)重大利好。美國(guó)BroadleyJames做為老牌的E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極制造商，必將為中國(guó)的環(huán)保事業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。我們美國(guó)BroadleyJames生產(chǎn)的E-1312 pH電極，S400-RT33 pH電極經(jīng)久耐用，質(zhì)量可靠，測(cè)試準(zhǔn)確，廣泛應(yīng)用于各級(jí)環(huán)保污水監(jiān)測(cè)以及污水處理過(guò)程。

1多孔炭材料類(lèi)型與原材料

1.1多孔炭材料類(lèi)型

多孔炭材料按孔直徑大小可分為微孔炭材料(<2nm)，介孔炭材料(2~50nm)和大孔炭材料(>50nm)。其中微孔炭材料又分為極微孔(<0.7nm)和超微孔炭材料(0.7~2nm)。多孔炭材料還可分為無(wú)序多孔炭和有序多孔炭材料。

1.2制備多孔炭材料的原材料

制備多孔炭材料的原料主要有生物質(zhì)材料、合成高分子材料、廢棄高分子材料、焦油與煤炭材料等。但不同原料制備的多孔炭，其結(jié)構(gòu)有明顯差異。

1.2.1生物質(zhì)材料

可用作炭材料前驅(qū)體的生物質(zhì)材料有：植物的枝、干、葉、果實(shí)與果殼;動(dòng)物的骨頭和糞便;海洋生物(如海藻);還有蔗糖、糖蜜、咖啡豆、甘蔗渣、甜菜渣、木質(zhì)素等。以大葉合歡種子莢為原料，采用微波法能制備用于吸附對(duì)氯苯酚的微孔活性炭，吸附容量為300.6mg/g。

以稻殼灰為原料，制備的活性炭比表面積和平均空隙達(dá)到1713m2/g和4nm。Hayashi課題組采用K2CO3活化炭化杏仁殼、椰子殼、核桃殼和木質(zhì)素等制備了多孔炭材料。也有用K2CO3活化木屑，微波法成功制得微孔炭的報(bào)道。

1.2.2合成高分子材料

合成高分子可通過(guò)選擇單體與聚合技術(shù)控制其元素組成、分子量及分子鏈的形狀。因此，合成高分子既可作為介孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，也可作為炭材料前驅(qū)體。C.H.Huang等以甘蔗渣為模板，三嵌段共聚物(F127)和酚醛樹(shù)脂為介孔結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑和前驅(qū)體制備了一種層狀多孔炭材料，其作為電極材料表現(xiàn)出很好的電化學(xué)特性。以酚醛樹(shù)脂為前驅(qū)體，F(xiàn)127為模板，采用溶膠-凝膠法制備的介孔炭納米纖維，可用于大分子染料的吸附。

1.2.3廢棄高分子材料

含碳廢棄物既來(lái)源于合成高分子材料，也來(lái)源于生物質(zhì)材料。大部分廢棄物都可用作制備多孔炭的原料，如廢舊塑料、廢橡膠及廢舊皮革，鋸屑、廢紙或紙漿廢渣，都市垃圾與廢建材，油煙，酒廠(chǎng)廢棄物，水產(chǎn)廢棄物，畜產(chǎn)廢棄物等。

1.2.4焦油與煤炭材料

能用作炭材料前驅(qū)體的焦油與煤炭材料有泥煤、煙煤、無(wú)煙煤、煙道炭黑、煤焦油瀝青、石油焦、石墨、油炭、褐煤、石油瀝青、油母頁(yè)巖等。

2多孔炭材料的制備方法

多孔炭材料的制備方法主要有活化法與模板法。活化法制得的是無(wú)序多孔炭材料;模板法制得的是結(jié)構(gòu)有序、孔徑均一的多孔炭材料。模板法又分為軟模板法、硬模板法和雙模板法等。

2.1微孔炭材料的制備

制備無(wú)序微孔炭主要采用炭化活化法。生物質(zhì)原料由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，更有利于形成高比表面積的微孔炭。如以桑枝為炭材料前驅(qū)體，制備的微孔活性炭比表面積達(dá)到1603m2/g。以K2CO3為活化劑，聚苯胺為前驅(qū)體也可制備出大比表面積的微孔炭。

分子篩型微孔炭是一類(lèi)無(wú)序微孔材料，具有優(yōu)異的化學(xué)和物理穩(wěn)定性。制備炭分子篩的原料主要有：高分子化合物(如酚醛樹(shù)脂)、煤、植物(如椰子殼等)。以煤為原料，采用炭化、活化制備的分離CH4/N2用分子篩，比表面積為251m2/g。

孔壁<1nm的沸石常用作合成孔徑均一微孔炭的無(wú)機(jī)模板，如用Y型沸石分子篩為模板可合成微孔炭。Kyotani課題組用Y型沸石分子篩為模板，成功合成了孔徑均一的微孔炭材料。使用介孔二氧化硅模板和二氧化碳活化法可制備儲(chǔ)氫性能良好的有序微孔炭，比表面積達(dá)到2008m2/g。K.S.Kim等以二氧化硅為模板，聚苯胺為前驅(qū)體，制備的微孔氮摻雜的碳納米管，其對(duì)水有更強(qiáng)的親和力。