【正文】 附能力，我們以亞甲基藍(lán)的吸附量為標(biāo)準(zhǔn)對制備條件進(jìn)行了優(yōu)化。為盡可能地充分最利用微硅粉，選用了蔗糖：微硅粉=1：1為最佳微硅粉用量。 表面化學(xué)特征分析 H2SO4用量對吸附能力的影響采 用VG ESCALAB 210型光電子能譜儀（XPS）對碳微硅粉復(fù)合吸附劑的表面化學(xué)特征進(jìn)行了表征，其結(jié)果如圖 。為分析樣品表面碳和氧的結(jié)合形式，對碳微硅粉復(fù)合吸附劑中C元素的XPS數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合分峰處理。 碳微硅粉XPS分析 碳元素的XPS分峰擬合 碳微硅粉FTIR譜圖微硅粉和碳微硅粉復(fù)合吸附劑的FTIR顯示()，除在1075cm1，799cm1處Si—O—Si鍵的反對稱伸縮振動吸收峰和對稱伸縮振動吸收峰，476cm 1附近O—Si—O鍵的彎曲振動[59]的紅外吸收峰，及3433cm1處和1638cm1處OH的吸收峰外，碳微硅粉復(fù)合吸附劑在1720cm1處出現(xiàn)羧基的C=O伸縮振動吸收峰，在1368cm1和667cm1分別出現(xiàn)OH的面內(nèi)彎曲振動吸收峰和面外彎曲振動吸收峰，說明在碳微硅粉復(fù)合吸附劑的表面存在著豐富的羥基。這主要是因為微硅粉是由氣態(tài)急速冷凝沉淀而成，冷凝過程中水蒸汽極少，顆粒之間相互團(tuán)聚很少，故球形和分散度均良好。(d)顯示所制備復(fù)合吸附劑呈塊狀，粒徑從幾十納米到十幾微米之間，分布不均勻。碳微硅粉XRD中2θ為26?左右出現(xiàn)強(qiáng)尖銳衍射峰并伴有饅頭狀的彌散峰，對應(yīng)于石墨的002衍射峰，說明復(fù)合吸附劑中的碳以石墨和不定型兩種形態(tài)共存。并由Brunauer Emmett Teller（BET）法計算比表面積，采用BJH法對孔徑分布和孔容計算。根據(jù)IUPAC【63】提出的IUPAC吸附等溫線6種分類，可以看出微硅粉的氮氣吸附等溫線屬于IUPAC吸附等溫線中的類型Ⅳ，此類型說明有由中孔所引起的毛細(xì)凝結(jié)現(xiàn)象的存在。根據(jù)IUPAC對吸附等溫線的6種分類，復(fù)合吸附劑對氮氣的吸附脫附屬于類型Ⅴ，該類型吸附等溫線往往說明，吸附劑中存在大量的中孔結(jié)構(gòu)，并由此引起毛細(xì)凝結(jié)的多層吸附發(fā)生。由BJH模型對吸附等溫線計算出的平均孔徑相比復(fù)合吸附劑實際的孔徑較大的原因主要是在BJH模型計算孔徑時往往假設(shè)吸附劑呈圓柱狀的孔結(jié)構(gòu)，而實際上所制備復(fù)合吸附劑的孔結(jié)構(gòu)以狹長裂口型孔狀結(jié)構(gòu)為主。在H2SO4稀釋釋放出稀釋熱的作用下，部分OH被進(jìn)一步氧化形成C=O基團(tuán)和COOH基團(tuán)。正電荷分布于整個共軛體系中央，在水溶液中形成一價有機(jī)“陽離子”。 碳微硅粉吸附亞甲基藍(lán)前后熒光發(fā)射譜 碳微硅粉吸附亞甲基藍(lán)前后FTIR譜圖 復(fù)合吸附劑對亞甲基藍(lán)的吸附機(jī)理 碳微硅粉復(fù)合吸附劑吸附Cr(Ⅵ)前后FTIR譜圖在偏酸性溶液中，Cr(Ⅵ)溶液主要以HCrO4 存在，而在堿性介質(zhì)中主要以Cr2O42存在，所以在偏酸性溶液HCrO4中的帶有負(fù)電荷的O可與復(fù)合吸附劑表面豐富的OH形成氫鍵，從而吸附于復(fù)合吸附劑表面。（2） 對碳微硅粉復(fù)合吸附劑N2吸附和脫附等溫線及其孔結(jié)構(gòu)及碳微硅粉SEM照片的分析，得出的碳微硅粉的吸附屬于IUPAC吸附等溫線中的類型Ⅴ，有因中孔引起的毛細(xì)凝結(jié)現(xiàn)象存在。（5） 結(jié)合碳微硅粉復(fù)合吸附劑吸附亞甲基藍(lán)前后亞甲基藍(lán)的熒光和FTIR譜圖，表明碳微硅粉復(fù)合吸附劑對亞甲基藍(lán)的吸附主要以靜電吸附和氫鍵吸附為主。結(jié)果表明吸附時的pH，離子強(qiáng)度等因素對亞甲基藍(lán)吸附量具有很大的影響，隨著pH和離子強(qiáng)度的增大，亞甲基藍(lán)吸附量均明顯增大。mol1， kJmol1。另外，染料廢水屬于含有一定量有毒物質(zhì)的有機(jī)物廢水，其成分復(fù)雜，色度高，難以生物降解，因此處理的難度大。目前對這類廢水大多采用化學(xué)氧化法，生化法或吸附法進(jìn)行脫色處理[64]。mol1， kJmol1。亞甲基藍(lán)吸附量按以下式計算: 。 實驗儀器VIS—7220G可見分光光度計（北京瑞歷分析儀器公司）；THZ—92B氣浴恒溫震蕩箱（上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；PHS3D酸度計（上海精密科學(xué)儀器有限公司）。K1， kJ本章主要研究了pH值，離子強(qiáng)度等對碳微硅粉吸附亞甲基藍(lán)的影響，其結(jié)果顯示隨著pH，離子強(qiáng)度的增大，吸附量均呈現(xiàn)增長趨勢。其中分散染料，是處理的重要問題，因此脫色方法的研究成還原染料，硫化染料，冰染料及分子量較大的部分水溶性染料廢水可以采用混凝法進(jìn)脫色處理，其效果良好。關(guān)鍵字：復(fù)合吸附劑，微硅粉，亞甲基藍(lán)，吸附有色廢水中含多種化工原料，其中以染料的污染最為嚴(yán)重（亞甲基藍(lán)染料即為其中一種），因為即使染料含量甚微，都能使廢水色澤很深。K1，考察了吸附亞甲基藍(lán)的吸附等溫線，并采用Langmuir和Freundlich及Tempkin三種吸附模型對其進(jìn)行了非線性擬合，其結(jié)果顯示Langmuir吸附模型具有最佳的擬合結(jié)果。第二章 碳微硅粉復(fù)合吸附劑對亞甲基藍(lán)的吸附性能研究【摘要】本章研究了新型碳微硅粉復(fù)合吸附劑對亞甲基藍(lán)的吸附性能。（3） 所制備吸附劑的XPS, XRD及FTIR譜圖顯示該復(fù)合吸附劑表面具有豐富的羥基，羧基等含氧官基團(tuán)。碳微硅粉復(fù)合吸附劑在吸附Cr（Ⅵ）前和吸附Cr（Ⅵ）后的紅外譜圖（）亦可以看出，吸附前后的復(fù)合吸附劑的紅外吸收峰基本沒有變化，碳微硅粉復(fù)合吸附劑對Cr（Ⅵ）的吸附是一個物理吸附過程，而非化學(xué)吸附。復(fù)合吸附劑對亞甲基藍(lán)的吸附量隨pH值的增大而急劇增大有力的證明了這一假設(shè)。亞甲基藍(lán)吸附于復(fù)合吸附劑后，其主要的紅外吸收峰和熒光發(fā)射峰的峰型及位置均無明顯變化，說明亞甲基藍(lán)吸附于復(fù)合吸附劑后其分子中的電子云結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生改變，證明該復(fù)合吸附劑對亞甲基藍(lán)的吸附為物理吸附。 幾種吸附劑性能比較能劑附吸性比表面積(m2/g)孔容(m3/g)平均孔徑（nm）Cr（VI）吸附量(mg/g)亞甲基藍(lán)吸附量(mg/g)SC18001~5AC8001~5碳微硅粉51300BC110微硅粉2020，70，制備復(fù)合吸附劑對Cr(Ⅵ)和亞甲基藍(lán)的吸附能力同微硅粉和市售常見碳類吸附劑進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示復(fù)合吸附劑對Cr(Ⅵ)%%，%,，%%，%，說明碳微硅粉復(fù)合吸附劑在吸附領(lǐng)域有著其自身的優(yōu)越性?？追植贾饕源罂讖浇Y(jié)構(gòu)為主，平均孔徑為300nm，這與N2吸附等溫線所顯示的以中孔結(jié)構(gòu)為主相矛盾。在相對壓力P/PO，并且無極限吸附量。微硅粉對氮氣的脫附等溫線與吸附等溫線不重合，存在一個較小的滯留回環(huán)，這說明微硅粉中存在較少的中孔。在碳微硅粉的XRD中發(fā)現(xiàn)γ Fe2O3和αFe2O3的X衍射峰，說明微硅粉表面包覆了碳顆粒，F(xiàn)e2O3被包覆于碳顆粒層之下[62]。微硅粉和碳?區(qū)域有一個1個饅頭狀非晶衍射峰，該峰一般被認(rèn)定為是非晶SiO2的特征衍射峰，說明微硅粉和碳微硅粉中SiO2均以不定型結(jié)構(gòu)存在。(b)﹑（c）可知微硅粉表面包裹了一層顆粒狀的碳小球，形成碳包覆微硅粉的核殼結(jié)構(gòu)，并且由于碳顆粒相互間的團(tuán)聚，形成橋聯(lián)，使吸附材料分散度降低，整個復(fù)合吸附劑呈現(xiàn)塊狀多孔結(jié)構(gòu)。 形貌及形態(tài)表征采用場發(fā)射掃描電鏡對微硅粉及復(fù)合吸附劑的形貌和形態(tài)進(jìn)行了表征。微硅粉復(fù)合吸附劑表面含氧官能團(tuán)情況如下：CC﹑%，CO為 %，C=O﹑%，OC=%。其中S來自于碳化被C所還原的H2SO4，Si則來自于碳未完全包裹的微硅粉。隨H2SO4用量的增加，亞甲基藍(lán)吸附量急劇增加，當(dāng)H2SO4用量達(dá)到9 mL時，亞甲基藍(lán)吸附量趨于平衡。 微硅粉用量對亞甲基藍(lán)吸附量的影響考察了微硅粉用量對亞甲基藍(lán)吸附量的影響。復(fù)合吸附劑的表面化學(xué)特征采用XPS和FTIR進(jìn)行表征分析。將所得樣品放入干燥箱150℃保持1h，轉(zhuǎn)入真空干燥箱中中溫低壓干燥至Ph=5～6，冷卻研磨，制得黑色碳微硅粉復(fù)合吸附劑。蔗糖（分析純，天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司）；硫酸（分析純，甘肅白銀宏業(yè)化工廠）；重鉻酸鉀（分析純，天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心）；亞甲基藍(lán)（MB,天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心）；活性炭（AC，重慶鐘山活性炭有限公司）；超級活性炭（SAC，錦州石化長虹實業(yè)集團(tuán)公司）；炭黑（CB，無錫雙誠炭黑有限公司）。而Cr(Ⅵ)吸附前后吸附劑的FTIR分析顯示，復(fù)合吸附劑對Cr(Ⅵ)吸附主要以氫鍵吸附為主。同微硅粉和其它市售碳類吸附劑的吸附性能比較顯示該復(fù)合吸附劑對Cr(Ⅵ)%%，%,，%%，%。在我國，《高強(qiáng)高性能混凝土用礦物外加劑國家標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T187362002）、中華人民共和國黑色冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——不定形耐火材料用二氧化硅微粉》（YB/T1152004）及《水工混凝土硅粉品質(zhì)暫行規(guī)定》水規(guī)科(1991)10號文件均明確規(guī)定用于混凝土和耐火材料添加劑的微硅粉SiO2最低含量應(yīng)大于85%。其主要雜質(zhì)為Fe2OAl2OMgO、CaO、NaO等金屬氧化物及無定型碳。所制備復(fù)合吸附劑對Cr(Ⅵ)和亞甲基藍(lán)的吸附能力同微硅粉和市售常見碳類吸附劑進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示復(fù)合吸附劑對Cr(Ⅵ)%%，%,，%%，%。另外,如何設(shè)計制備出不同種類和不同用途的特效負(fù)載活性炭,將是未來活性炭研究的熱點,也是拓寬活性炭應(yīng)用范圍的一個重要途徑。活性炭作為新材料和碳素材料的一個重要分支,其優(yōu)良的吸附性能和在國民經(jīng)濟(jì)中的廣泛應(yīng)用,必將在新世紀(jì)里繼續(xù)顯示其旺盛的生命力,同時也將面臨更多的發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。國內(nèi)生產(chǎn)的煤基活性炭普遍品質(zhì)不高,孔容小、比表面積低、吸附性能差,而且品種單一、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。原煤經(jīng)過特殊洗選處理灰分可降到2%以下,以這種特低灰煤為原料,可生產(chǎn)出性能優(yōu)異的活性炭產(chǎn)品【55】 。為了彌補單種煤生產(chǎn)活性炭的缺陷,把性質(zhì)不同的煤按一定比例配合,從而在一定范圍內(nèi)使活性炭性能得到改善和提高。在進(jìn)行活性炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整時,加快活性炭企業(yè)向規(guī)?；?、自動化和符合環(huán)保要求的方向發(fā)展,提高企業(yè)的技術(shù)含量,爭取再形成若干優(yōu)勢互補、內(nèi)外結(jié)合、增值率高、創(chuàng)新能力強(qiáng)的活性炭經(jīng)濟(jì)增長點和產(chǎn)業(yè)群。 中國中國是活性炭生產(chǎn)大國,年產(chǎn)量達(dá)到37萬t,但消費僅為10萬t。%～%。 美國活性炭應(yīng)用領(lǐng)域和數(shù)量 （萬t）應(yīng)用領(lǐng)域1998年2002年2005年2006—2011年顆粒炭粉狀炭合計顆粒炭粉狀炭合計顆粒炭粉狀炭 粉狀炭合計預(yù)計年增長/%一、液相飲用水3工業(yè)廢水3生活廢水2糖脫色0地下水1～2家庭應(yīng)用2食品油及飲料2～3采礦2制藥0～1干洗020電鍍0化工及其它合　計%二、氣相氣體凈化3汽車2溶劑回收2～3香煙0其它2合計%2006 年西歐各國活性炭消耗量為1015萬t,主要消費國是德國、法國、英國、意大利、西班牙和荷蘭等。美國的卡爾崗(Calgon)活性炭公司目前是世界第一大活性炭公司,年生產(chǎn)能力超過8萬t,約占美國活性炭總產(chǎn)量的40%。美國是目前世界上最大的活性炭生產(chǎn)國和消費國之一,其活性炭的主要應(yīng)用領(lǐng)域、,這幾年美國活性炭生產(chǎn)量變化幅度不大，主原因是其再生活性炭產(chǎn)量有了很大增長，但在未來5年其需求量仍將以每年2%～,每年需從中國、東南亞一帶進(jìn)口大量低價活性炭。張巧麗，陳旭，袁彪【50】為了得到磁特性和吸附性能比較好的吸附材料，把活性炭的吸附特性和氧化鐵的磁特性結(jié)合起來制成復(fù)合吸附劑，在隨后的吸附飽和后用一個簡單的磁選工序從介質(zhì)中分離出來．制備了磁性流體和超細(xì)磁粉，并與活性炭進(jìn)行復(fù)合，加入不同的活化劑制成活性茨／磁性氧化鐵復(fù)合吸附劑．進(jìn)行了磁力、Fe含量、BET表面積測量以及XRD衍射分析．通過用碘吸附值法測定吸附劑的吸附性能，運用線性回歸法得到吸附等溫線．研究結(jié)果表明，所得到的復(fù)合吸附劑不僅具有磁性，而且具有良好的吸附性能。研究表明：對初始濃度為30 mg／L的甲基橙、結(jié)晶紫、直接耐曬黑G和活性翠藍(lán)溶液，在pH=曝氣量為1 m3／h、粉末活性炭的投加量為6g／L、吸附時間為20 min時，4種染料的去除率均在97％99％，對于初始濃度為250mg／L的酸性品紅、堿性品紅和活性黑B一133染料廢水，％、％％ ， h、6 h和17 h時，脫色率均超過97％，出水色度稀釋倍數(shù)不大于50倍，COD小于50mg／L，達(dá)到污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)(GB8978—1996)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)【46】在pH值在7．5～12．5間，對相當(dāng)一部分染料來說，pH值的變化對活性炭的吸附率不產(chǎn)生明顯的影響【47】。主要原因可能是Pb2+的水合半徑要小于Ca2+,Mg2+等離子的水合半徑而被活性炭優(yōu)先吸附所致。楊駿【44】采用兩種煤質(zhì)活性炭研究了其對不同濃度鉛離子溶液的吸附,應(yīng)用固定床吸附動力學(xué)模型,Marquadt方法非線性回歸固定床吸附流出曲線,獲得了鉛離子在活性炭上的擴(kuò)散傳質(zhì)系數(shù)。 處理含鉛廢水我國許多工廠每年都排出大量的低濃度含鉛廢水,有許多未經(jīng)妥善處理即排入水體,給環(huán)境帶來極大的危害。吳艷林【42】采用活性炭纖維(ACF)對含Cd2+模擬廢水進(jìn)行了靜態(tài)和動態(tài)吸附研究,測定了靜態(tài)吸附等溫線和動態(tài)穿透曲線,并研究了pH 值、吸附平衡時間