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时间:2020-06-23 13:09  编辑:三门峡安监局

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活性炭对海水中硼的吸附研究

闫春燕1,2,伊文涛1,2,邓小川1,马培华1

(1.中国科学院青海盐湖所,青海西宁810008;2.中国科学院研究生院)

摘 要:未处理的生活污水和海水中均含有一定量的硼,给人们的生产和生活带来严重影响,因此,微量硼的分离与去除意义重大。利用活性炭吸附法吸附溶液中的微量硼,对其影响因素如接触时间、吸附质质量浓度、p H、吸附剂量及温度等进行了研究,并对比了动静态吸附及酸碱再生效果,确定了适宜的实验条件。应用该法吸附某海水中的微量硼,其一次除硼率可达90%以上,硼质量浓度达到WHO规定饮用水的要求。

关键词:活性炭;吸附;微量硼

中图分类号:TQ128.1 文献标识码:A 文章编号:1006-4990(2007)03-0034-03

St udy on t he adsorpti o n of boron from sea-water by active carbon

Yan Chunyan1,2,Y iW entao1,2,Deng X iaochuan1,M a Pe i h ua1

(1.Q i ngha i Institute of Salt Lak es,Ch i nese A cade my of S ciences,Q i nghaiX i ning810008,China;

2.G radua te S chool of Chinese A cade my of Sciences)

Abstrac t:The untreated do m esti c w aste w ater and sea-w ater bo t h con tain a certain a m ount of bo ron,wh ich w ill affect the produc tion and peop l e s living severe ly.So it i s very m ean i ng ful to separate and re m ove bo ron.In this pape r,the acti v e ca rbon adso rpti on me t hod was app lied to re m ove boron from the bo ron-conta i ning so l u tions.Infl uenc i ng factors such as contact ti m e,mass concentrati on of adsorbate,p H,adsorbent dosage and t he temperature we re studied.The effects o f t he dy-na m i c and static adso rpti on,and t he ac i d and base regene ration o f t he acti ve carbon w ere compared,and proper conditions w ere de ter m i ned.U s i ng t h i s m ethod to sepa rate m icro-a m ounts o f boron fro m som e sea-w ater,the bo ron remova l-rati o at the first ti m e could exceed90%,and the boron con tent could reach the dr i nk i ng water requ irem ents ofWHO.

K ey word s:active carbon;adso rpti on;m i cro-a m ounts of boron

灌溉水中硼的质量浓度一般要求不大于1m g/L[1],WHO规定饮用水中硼的质量浓度不得超过0.3m g/L[2]。据报道,未处理的生活污水中硼的质量浓度可达到5.5m g/L,海水中硼的平均质量浓度为4.6m g/L,因此,生活与灌溉用水特别是淡化海水中硼的分离与去除意义重大[3]。孔亚杰等[4]曾用树脂吸附盐湖卤水中的硼,但吸附效果并不理想。用活性炭分离废水中的硼已有报道[5], Cho lW W等[6]也曾用活性炭模拟吸附地热水和去离子水中的微量硼。但中国用活性炭吸附海水中硼的研究至今未见文献报道,笔者对此进行了研究。

1 实验部分

1.1 材料和仪器

1)标准硼砂溶液:称取硼砂(GR)固体8.819g 溶于水,转入1L容量瓶中,用水稀释至刻度。2)甲亚胺-H酸显色剂:准确称取0.5g甲亚胺-H酸和1g抗坏血酸(AR)溶于水,稍加热使完全溶解,稀释定容至100mL容量瓶中,贮于塑料瓶中。3)煤质活性炭:F iltrosorb300D,C ar bso r b816(粒径1.5~ 1.7mm,BET950~1050m2/g)由卡尔冈炭素公司提供。其他试剂为分析纯以上,水为除硼去离子水。7230G型分光光度计;HY-4调速多用振荡器。

1.2 实验方法

1.2.1 操作步骤

准确移取50.00mL一定质量浓度的硼溶液,加入一定质量的活性炭,在调速多用振荡器上振荡一定时间后抽滤。取1~15mL滤液于25mL容量瓶中,加5mL缓冲溶液、5mL甲亚胺-H酸显色剂溶液,显色70m i n后用分光光度法测硼。

吸附率Q和吸附量q分别按下式计算:

Q=[( 0- )/ 0] 100% q=( 0- )V/m

式中 0和 分别为吸附前后吸附质的质量浓度,V为吸附液的体积,m为活性炭质量。

34 无机盐工业

I N ORGAN I C C H E M I C ALS I N DUSTRY

第39卷第3期

2007年3月

1.2.2 标准曲线的绘制

取含硼0,5.0,10.0,20.0,30.0,40.0 g 标准硼溶液于25mL 容量瓶中,加5mL HAc-NH 4A c 缓冲溶液、5m L 甲亚胺-H 酸溶液,加水至刻度摇匀。室温放置70m i n 后,用7230G 型分光光度计,在410nm 波长处测吸光值。以硼质量浓度对吸光值作标准曲线。

2 结果与讨论

2.1 接触时间的确定

称取一定量的F iltrosor b300D,C arbsorb816煤质活性炭分别加入到已准确移取50.00mL 一定质量浓度的硼溶液的锥形瓶中,在振荡器上室温振荡1,

4,12,24,48h 。过滤,滤液用比色法测硼质量浓度。 吸附率与接触时间的关系见图1。由图1可以看出,活性炭Carbsorb816对硼的吸附率是随着时间的延长而升高,吸附1h 后吸附率即可达到60%以上,在吸附12h 后吸附率变化趋势不明显;在相同的实验条件下,C arbsorb 816吸附率高于F iltr osorb 300D 的吸附率,即C arbsorb816吸附硼的效果要好于F iltrosor b300D

。

图1 吸附率与接触时间的关系

2.2 吸附质质量浓度的确定

称取一定质量的Carbsorb816加入到50.00m L 质量浓度分别为5,10,20,30,40m g /L 硼溶液的锥形瓶中,在振荡器上振荡1h 后,滤液用比色法测硼,作吸附结果对比。吸附率与吸附质质量浓度的关系列于表1。

表1 吸附率与吸附质质量浓度的关系

吸附质质量浓度/(m g L -1)

滤液中硼质量浓度/(m g L -1)

吸附量/(m g g -1)吸附率/

%5 2.530.06249.410 5.450.11445.52012.560.18637.23020.280.24332.440

27.12

0.322

32.2

从表1可以看出,用活性炭吸附硼,吸附率随硼质量浓度的升高而减小,即该活性炭吸附低质量浓度(低于10m g /L)的硼效果显著。2.3 p H 的影响

室温下,称取一定量的Car bsor b816,调p H 为2,4,6,8,10,12,分别振荡1,48h 。过滤,滤液测硼质量浓度,结果如图2所示。由图2可以看出,不同时间内,活性炭对硼的吸附率均是随着p H 的增大先增大后减小,在pH 为6时,

吸附率达到最大。

图2 吸附率与p H 的关系

2.4 吸附剂量的影响

室温下,分别称取1,2,3,4,5g 活性炭Car b -sorb816加入到盛有50.00mL 硼溶液的锥形瓶中,振荡1h 。过滤,测滤液中硼的质量浓度。结果如图3所示。由图3可以看出硼吸附率随吸附剂量的增加而增大,在4g C arbsorb816

后出现一平台。

图3 吸附率与吸附剂量的关系

2.5 温度的影响

将4g C arbsorb816加入到已准确移取了50.00mL 盛有硼溶液的锥形瓶中,分别在293,303,313,323K 水浴1h ,滤液测硼质量浓度,结果如图

4

图4 吸附量与温度的关系

35

2007年3月 闫春燕等:活性炭对海水中硼的吸附研究

所示。图4表明,其他实验条件相同,吸附量随温度的升高而减小,室温下吸附效果较为显著。

2.6 静态与动态实验的对比

将4g C ar bso r b816加入到已准确移取50.00m L 质量浓度为5m g/L的硼溶液中,分别静止和振荡1h,滤液测硼质量浓度,结果见表2。表2显示, Carbsorb816的动态吸附硼的效果要好于静态。

表2 静态与动态实验的结果对比

状态滤液中硼质量浓度/

(m g L-1)

吸附量/

(m g g-1)

吸附率/

%

静态 2.250.03455.0

动态 1.160.04876.8

2.7 活性炭再生

据活性炭的试剂再生法[7],将吸附了硼的活性炭分别用不同质量分数的Na OH和HC l浸泡再生一定时间后,取出用去离子水反复清洗,在90 烘箱中干燥1h。取一定质量再生后的Carbsorb816活性炭于一定质量浓度含硼溶液中振荡1h后,测滤液中硼的质量浓度,以计算其吸附率并比较其再生效果,再生后吸附率高表明其再生效果好。结果表明,酸再生的效果明显好于碱再生的效果,用4%(质量分数)的H C l浸泡再生2h效果较好。同一质量分数下酸碱的再生吸附结果分别为78.3%和60.2%。

3 活性炭对海水中硼的吸附研究

在上述选定的实验条件下(室温,50mL硼溶液用4g吸附剂,振荡1h),将活性炭Carbsorb816用于三亚某处海水中硼的吸附,实验结果为:吸附前硼质量浓度4.42mg/L,吸附后为0.251mg/L,吸附量为0.052m g/g,吸附率为94.4%。表明将活性炭Carbsorb816用于三亚某处海水中硼的吸附效果显著。经吸附处理后,海水中硼的质量浓度低于0.3m g/L,达到WHO对饮用水中硼质量浓度的要求,一次除硼率可达90%以上。

4 结论

1)两种活性炭吸附硼的对比实验显示,Car b-sorb816吸附硼的效果好于F iltrosorb300D;2)用活性炭Carbsorb816吸附法分离硼的最佳实验条件是:室温,pH为6,硼质量浓度低于10m g/L,50mL硼溶液采用4g吸附剂,振荡1h;3)在选定的实验条件下,对三亚某处海水中的硼(质量浓度4.42m g/L)进行了吸附分离,吸附后硼的质量浓度低于0.3m g/L,一次硼去除率可达90%以上;4)用质量分数4%的稀H C l对活性炭进行再生处理,可以达到较好的再生效果。

参考文献:

[1] 陈国华,王渊.海洋中硼的研究[J].青岛海洋大学学报,1999

(10):41-48.

[2] M ari e O S,C hrist oph e C,M i gu el N,et a.l B oron re m oval fro m

drink i ng w ater w ith a b oron sel ecti ve resi n:i s the treat m en t really

s elective[J].W at.Res.,2000,34(1):109-116.

[3] 孙安源.硼的环境水平[J].国外医学:医学地理分册,2000,21

(1):33-34.

[4] 孔亚杰,李海民,韩丽娟.D403树脂从盐湖卤水中提取硼酸的

探索试验[J].无机盐工业,2006,38(7):42-43.

[5] 王玉梅.从废水中提取硼[J].长沙水电师院学院:自然科学

版,1995,10(2):192-195.

[6] C holW W,C hen K Y.Eval uation of boron re moval by adsorp tion

on solids[J].Environ.S c.i&T echno.l,1979,13(2):189-196.

[7] 张颖,李光明,陈玲,等.活性炭再生技术的发展[J].化学世

界,2001,42(8):441-444.

收稿日期:2006-09-18

作者简介:闫春燕(1981 ),女,在读博士研究生,主要从事纯化与分离科学研究,已发表论文10余篇。

联系方式:[email protected] m

氧化铁粉固体提纯方法

本发明涉及一种氧化铁粉提纯方法,特别涉及一种利用湿法工艺的氧化铁粉固体提纯方法。需要解决的技术问题是:大幅降低氧化铁粉化学指标C,l提高氧化铁粉物理指标BET并且提高其一致性。提纯方法包括以下步骤:首先对氧化铁粉进行脱盐水或纯水洗涤,水洗后的氧化铁粉混浊液经过压滤将其固液分离,控制滤后含水质量分数 30%,将压滤后的氧化铁粉加入脱盐水混合生成氧化铁粉料浆,氧化铁粉和脱盐水或纯水以1 1~1 1.25的体积比进行混合,将氧化铁粉料浆进行湿法研磨,湿法研磨后的氧化铁粉浆液进入离心喷雾干燥塔进行喷雾干燥,使氧化铁粉干燥后含水质量分数 0.3%,干燥后的氧化铁粉经鼓风机风冷后,在抽吸风机抽吸作用下进入氧化铁粉成品粉仓,冷却后得到成品。本发明主要用于处理碳钢、硅钢酸洗后盐酸废液经喷雾焙烧生成的固体氧化铁粉。CN,1887726

36 无机盐工业 第39卷第3期

。

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