活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭浸渍聚丙烯腈和苯乙烯的吸附性能

　　一些阴离子染料对环境危害大，为了尽量减少此类污水的产生，应该在这些污水排放到环境中之前进行处理。有几种处理技术可用于从废水中脱色染料，例如吸附法、化学混凝法、沉淀法、膜过滤法、生物降解法、活性污泥法、氧化法和生物法。在这些方法中，吸附很可能是效果较好的技术，这次我们介绍了多壁碳纳米管和改性聚(丙烯腈-共聚苯乙烯)与活性炭的吸附潜力，用于通过批处理系统从水溶液中吸收活性红染料。

　　活性炭共聚物纳米粒子的合成

　　首先，通过简单的沉淀聚合制备丙烯腈-共聚苯乙烯共聚物的颗粒。共聚方法使用来自乙醇和蒸馏水的共溶剂作为溶剂，然后在55℃下注入引发剂(0.01M)过硫酸钾4小时。其次，完成此过程后，通过以14000rpm(高速)离心分离聚合物，然后用乙醇蒸馏水溶液多次洗涤以去除任何未反应的单体或过量的引发剂。第三，将白色聚合物产物在烘箱中在70℃下干燥过夜。最后，将白色聚合物产品丙烯腈-共聚苯乙烯与活性炭以50:50的比例混合。

　　制成的活性炭样品通过扫描电镜检测

　　这种方法是检查活性炭表面形态的有用方法。图1A和1B展示了丙烯腈-共聚苯乙烯(A)和活性炭浸渍后的(B)SEM照片。这些图显示了球形、均匀形状的结构，改性方法导致改性复合颗粒尺寸增加了7.95%。此外，图1C显示了制备的纳米碳管的SEM图片。该图显示了未处理样品中存在无定形碳。此外，值得注意的是，这些管子又细又长，并且没有大量凝聚在一起。纳米碳管的管状直径介于75和99.25nm之间。

　　图1：丙烯腈-共聚苯乙烯(A)活性炭浸渍(B)和制备的纳米碳管(C)的SEM图像。

　　活性炭复合材料用量对染料的吸附影响

　　活性炭的用量是一个重要的因素，在吸附过程中起着巨大的作用。为了确定吸附剂的理想剂量，纳米碳管和活性炭浸渍材料的用量从0.005到0.04g不等。图2显示了去除百分比(%)和不同剂量的纳米碳管和活性炭浸渍材料。观察到吸附在单位重量吸附剂上的染料量从0.005增加到0.04克。在0.04g处观察到最大去除率，活性炭浸渍材料和纳米碳管的百分比分别为97.5%和92.3%。因此，可以推断吸附量的增加增强了活性红的去除。颜色去除百分比的增加是由于随着吸附剂材料的用量而增加，存在较大的表面积，这反过来又会增加反应性空吸附位点的产生，使其更容易并增加离子相互作用。这些位点有利于活性红溶质转移到吸附剂的外表面并提高其消除率。

　　图2：活性炭用量对去除技术的影响。

　　活性炭的再生实验

　　活性炭复合材料的再生具有经济重要性。该实验涉及许多吸附-解吸循环，以估计重复脱色对纳米材料吸附效率的影响。发现纳米碳管和活性炭浸渍材料对活性红的去除效率略有变化，如图3所示。数据显示原始纳米碳管和活性炭浸渍材料存在差异与不同初始活性红染料浓度下重复使用的纳米化合物相比。活性红的吸收程度在第一个循环后达到98.18%，然后在五轮纳米碳管后降低到62.72%，而对于活性炭浸渍材料，第一个循环去除效率为97.72%，在第一个循环后，在五轮后降低到63.18%，表明其再生有效性，如图3所示。因此，可以得出结论，纳米碳管和活性炭浸渍材料的吸附过程会受到延长重复使用周期的影响，而不会损失大量染料吸附能力。因此，两种纳米化合物被多次用于从水性阶段去除活性红染料。因此，这表明它们可以多次使用，证明了它们的经济可行性。

　　图3：再生试验对去除活性红的影响。

　　活性炭浸渍聚丙烯腈和苯乙烯材料是完全去除水中活性红染料的好用吸附剂。采用简单的沉淀聚合法制备了聚(丙烯腈-苯乙烯)浸渍活性炭生产的复合材料，在该技术应用中，制备的材料成本低，在室温下与少量吸附剂的接触时间较短时发生快速吸附现象，并且其以高效率再生更多循环，这使得接触装置的尺寸更小，这反过来又直接影响到该技术的运行成本和生产能力。但是多壁碳纳米管加活性炭材料的结合使用，可以在较短的吸附时间内很快地去除水溶液中的染料。

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