PC-CS复合材料对甲苯增溶废水的吸附

doi:10.11894/iwt.2018-0869

工业水处理 ›› 2019, Vol. 39 ›› Issue (11): 36-40. doi: 10.11894/iwt.2018-0869

PC-CS复合材料对甲苯增溶废水的吸附

陆晓慧(),史宁,王西亭,张颖,苟乐,彭啸,吴燕*()

天津科技大学化工与材料学院, 天津 300457

收稿日期:2019-09-22 出版日期:2019-11-20 发布日期:2019-11-22
通讯作者: 吴燕 E-mail:838962846@qq.com;wuyan@tust.edu.cn
作者简介:陆晓慧(1991-),硕士。E-mail:838962846@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金(2180060444);天津市大学生创新创业训练计划项目(201710057061);天津科技大学青年教师创新基金(2015LG08);天津科技大学大学生实验室创新基金项目(1703A304)

Adsorption of toluene-solubilized wastewater by PC-CS composites

Xiaohui Lu(),Ning Shi,Xiting Wang,Ying Zhang,Le Gou,Xiao Peng,Yan Wu*()

College of Chemical Engineering and Materials Science, Tianjin University of Science&Technology, Tianjin 300457, China

Received:2019-09-22 Online:2019-11-20 Published:2019-11-22
Contact: Yan Wu E-mail:838962846@qq.com;wuyan@tust.edu.cn
Supported by:
国家自然科学基金(2180060444);天津市大学生创新创业训练计划项目(201710057061);天津科技大学青年教师创新基金(2015LG08);天津科技大学大学生实验室创新基金项目(1703A304)

摘要/Abstract

摘要：

简述了多孔碳-碳球材料（PC-CS）的制备方法。通过N₂-吸附/脱附、SEM、TEM、XRD等测试及吸附实验分析PC-CS对K12、TX-100和AES三种表面活性剂增溶废水中甲苯的吸附性能，并探讨其吸附机理。研究表明：三种表面活性剂中，PC-CS对K12增溶废水中甲苯的吸附量最高，其最大吸附量为1 164.9 mg/g，吸附率达到97.1%，其吸附行为符合Langmuir模型和准二级动力学方程。

关键词: 多孔碳-碳球, 泡沫碳, 吸附, 增溶, 甲苯

Abstract:

The preparation method of porous carbon-carbon sphere(PC-CS) was briefly introduced. The adsorption of PC-CS on toluene in K12, TX-100 and AES solubilized wastewater was analyzed by means of N₂-adsorption/desorption, SEM, TEM and XRD, and its adsorption mechanism was also discussed. The results show that among the three surfactants, PC-CS had the highest adsorption capacity of toluene in K12 solubilized wastewater. Its maximum adsorption capacity was 1 164.9 mg/g, and the adsorption rate was 97.1%. Besides, the adsorption behavior was in accordance with Langmuir model and second-order kinetic equation.

Key words: porous carbon-carbon spheres, carbon foam, adsorption, solubilization, toluene

中图分类号:

X703
TQ424

陆晓慧,史宁,王西亭,张颖,苟乐,彭啸,吴燕. PC-CS复合材料对甲苯增溶废水的吸附[J]. 工业水处理, 2019, 39(11): 36-40.

Xiaohui Lu,Ning Shi,Xiting Wang,Ying Zhang,Le Gou,Xiao Peng,Yan Wu. Adsorption of toluene-solubilized wastewater by PC-CS composites[J]. Industrial Water Treatment, 2019, 39(11): 36-40.

https://www.iwt.cn/CN/Y2019/V39/I11/36

图/表 7

参考文献 23

1	沈学优, 孙俊杰, 马战宇, 等. 表面活性剂对苯系物在静水面挥发的影响[J]. 环境科学, 2005, 26 (1): 122- 126. doi: 10.3321/j.issn:0250-3301.2005.01.026
2	田雷.复合介质PRB去除地下水中氯代烃和苯系物混合污染研究[D].北京:中国地质大学(北京), 2014.
3	杨巍. 水污染控制技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2012: 1- 7.
4	Butterfield M T , Agbaria R A , Warner I M . Extraction of volatile PAHs from air by use of solid cyclodextrin[J]. Analytical Chemistry, 1996, 68 (7): 1187- 1190. doi: 10.1021/ac9510144
5	Huang H L , Lee W M G . Enhanced naphthalene solubility in the presence of sodium dodecyl sulfate:effect of critical micelle concentration[J]. Chemosphere, 2001, 44 (5): 963- 972. doi: 10.1016/S0045-6535(00)00367-2
6	林仁漳, 陈玉成, 魏世强. 高浓度难降解有机废水的催化氧化技术及其进展[J]. 环境污染治理技术与设备, 2002, (5): 49- 54. URL
7	何黎, 白娟, 殷俊, 等. 苯系物污染治理的研究进展[J]. 应用化工, 2017, (10): 179- 182. URL
8	杨通在, 罗顺忠. 氮吸附法表征多孔材料的孔结构[J]. 炭素, 2006, (1): 17- 22. doi: 10.3969/j.issn.1001-8948.2006.01.004
9	余梅芳, 胡晓斌, 王康成, 等. KOH活化制备高比表面积竹活性炭研究[J]. 浙江林业科技, 2006, 26 (3): 17- 20. doi: 10.3969/j.issn.1001-3776.2006.03.004
10	周旭健. 多孔碳材料对二噁英吸附性能的研究评述及展望[J]. 环境污染与防治, 2016, 38 (1): 76- 81. URL
11	张玲, 詹肇麟, 张天栋, 等. 高比表面积多孔炭质材料的孔结构特性及对苯酚的吸附[J]. 化工新型材料, 2017, (2): 123- 125. URL
12	史蕊, 李依丽, 尹晶, 等. 玉米秸秆活性炭的制备及其吸附动力学研究[J]. 环境工程学报, 2014, 8 (8): 3428- 3432. URL
13	孙鹏. 稻谷壳深加工工艺及设备探索[J]. 大众科技, 2007, 9 (2): 120- 121. URL
14	吴京凤, 党昱, 白波, 等. 酵母基多孔碳珠对染料废水的吸附特性研究[J]. 应用化工, 2013, 42 (3): 425- 429. URL
15	黄曼雯, 刘敬勇, 蔡华梅, 等. 柚子皮对亚甲基蓝的吸附性能[J]. 贵州农业科学, 2012, 40 (1): 143- 147. doi: 10.3969/j.issn.1001-3601.2012.01.045
16	纪趁趁, 葛雪松, 李平, 等. 淀粉/蒙脱土复合多孔炭材料的制备及其吸附性能研究[J]. 化工新型材料, 2017, 45 (1): 237- 239. URL
17	Ni Z M , Xia S J , Wang L G , et al. Treatment of methyl orange by calcined layered double hydroxides in aqueous solution:Adsorption property and kinetic studies[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2007, 316 (2): 284- 291. doi: 10.1016/j.jcis.2007.07.045
18	Ho Y S , McKay G . Pseudo-second order model for sorption processes[J]. Process Biochemistry, 1999, 34 (5): 451- 465. doi: 10.1016/S0032-9592(98)00112-5
19	邓述波, 余刚. 环境吸附材料及应用原理[M]. 北京: 科学出版社, 2012: 23- 26.
20	姚超, 刘敏, 李为民, 等. 凹凸棒石/氧化锌纳米复合材料对亚甲基蓝的吸附性能[J]. 环境科学学报, 2010, 30 (6): 1211- 1219. URL
21	高淑玲, 杨翠玲, 罗鑫圣, 等. 坡缕石黏土污泥对水相中亚甲基蓝吸附研究[J]. 中国环境科学, 2014, 34 (1): 78- 84. URL
22	姜德彬, 余静, 叶芝祥, 等. 磁性纳米复合物对水中亚甲基蓝的吸附及其机理[J]. 中国环境科学, 2016, 36 (6): 1763- 1772. doi: 10.3969/j.issn.1000-6923.2016.06.025
23	周烈兴. 活性炭掺杂氧化锌对苯的吸附等温线测定及甲苯的吸附等温线预测[J]. 功能材料, 2010, 41 (8): 1473- 1476. URL

温度/K	表面活性剂	实际饱和吸附量q_t/（mg·g^-1）	准一级动力学模型			准二级动力学模型
温度/K	表面活性剂	实际饱和吸附量q_t/（mg·g^-1）	q_e/（mg·g^-1）	K₁/min^-1	R²	q_e/（mg·g^-1）	K₂/（mg·g^-1·min^-1）	R²
293	K12	730.0	675.8	2.307 9	0.931 9	737.9	0.005 9	0.978 4
	AES	711.2	648.3	4.123 9	0.915 9	690.9	0.011 8	0.972 0
	TX-100	500.0	460.4	4.019 7	0.916 6	496.8	0.015 9	0.972 7
313	K12	843.0	805.1	4.552 4	0.913 8	826.7	0.010 9	0.984 3
	AES	809.6	771.3	3.523 6	0.919 8	796.8	0.008 6	0.981 2
	TX-100	635.4	591.7	4.305 7	0.915 0	608.4	0.014 1	0.983 1
333	K12	984.0	936.5	6.838 0	0.906 8	954.7	0.014 7	0.973 6
	AES	911.2	859.5	7.219 2	0.906 1	875.5	0.017 0	0.965 6
	TX-100	723.5	685.7	6.795 5	0.906 9	699.1	0.020 0	0.975 3

温度/K	表面活性剂	实际饱和吸附量q_t/（mg·g^-1）	准一级动力学模型			准二级动力学模型
温度/K	表面活性剂	实际饱和吸附量q_t/（mg·g^-1）	q_e/（mg·g^-1）	K₁/min^-1	R²	q_e/（mg·g^-1）	K₂/（mg·g^-1·min^-1）	R²
293	K12	730.0	675.8	2.307 9	0.931 9	737.9	0.005 9	0.978 4
	AES	711.2	648.3	4.123 9	0.915 9	690.9	0.011 8	0.972 0
	TX-100	500.0	460.4	4.019 7	0.916 6	496.8	0.015 9	0.972 7
313	K12	843.0	805.1	4.552 4	0.913 8	826.7	0.010 9	0.984 3
	AES	809.6	771.3	3.523 6	0.919 8	796.8	0.008 6	0.981 2
	TX-100	635.4	591.7	4.305 7	0.915 0	608.4	0.014 1	0.983 1
333	K12	984.0	936.5	6.838 0	0.906 8	954.7	0.014 7	0.973 6
	AES	911.2	859.5	7.219 2	0.906 1	875.5	0.017 0	0.965 6
	TX-100	723.5	685.7	6.795 5	0.906 9	699.1	0.020 0	0.975 3

温度/K	表面活性剂	Langmuir模型			Freundlich模型
温度/K	表面活性剂	q_m/（mg·g^-1）	b/（L·mg^-1）	R²	K_f	n	R²
	K12	787.2	0.007 0	0.996 9	126.45	2.586 9	0.906 9
293	AES	755.1	0.004 6	0.998 4	117.39	2.564 5	0.899 0
	TX-100	545.3	0.000 8	0.988 5	49.560	1.374 2	0.900 2
	K12	1 000.1	0.029 8	0.996 8	152.63	2.065 8	0.954 6
313	AES	898.3	0.006 8	0.986 9	126.40	2.668 2	0.916 3
	TX-100	681.7	0.001 3	0.992 6	44.780	1.104 1	0.936 2
	K12	1 164.9	0.111 0	0.996 2	307.44	2.796 3	0.952 0
333	AES	1 047.4	0.015 5	0.988 1	154.89	2.728 5	0.935 4
	TX-100	830.9	0.001 9	0.992 2	47.280	1.082 0	0.949 3

温度/K	表面活性剂	Langmuir模型			Freundlich模型
温度/K	表面活性剂	q_m/（mg·g^-1）	b/（L·mg^-1）	R²	K_f	n	R²
	K12	787.2	0.007 0	0.996 9	126.45	2.586 9	0.906 9
293	AES	755.1	0.004 6	0.998 4	117.39	2.564 5	0.899 0
	TX-100	545.3	0.000 8	0.988 5	49.560	1.374 2	0.900 2
	K12	1 000.1	0.029 8	0.996 8	152.63	2.065 8	0.954 6
313	AES	898.3	0.006 8	0.986 9	126.40	2.668 2	0.916 3
	TX-100	681.7	0.001 3	0.992 6	44.780	1.104 1	0.936 2
	K12	1 164.9	0.111 0	0.996 2	307.44	2.796 3	0.952 0
333	AES	1 047.4	0.015 5	0.988 1	154.89	2.728 5	0.935 4
	TX-100	830.9	0.001 9	0.992 2	47.280	1.082 0	0.949 3

[1]	唐恒军, 邱彪, 司马卫平, 唐建. 酸改性酒糟生物炭对Cr（Ⅵ）的去除性能研究[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 144-151.
[2]	江惟, 蔡萧蝶, 文昕宇, 陈思莉, 王劲松, 张政科. 介孔硅/海藻酸钠复合材料的制备及其对放射性Sr²⁺的去除[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 90-98.
[3]	李秀玲, 宾冰, 龚盈盈, 武哲, 曾湘楚. 铁锰改性桑枝生物炭的构筑及其对水体磷的吸附[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 175-184.
[4]	王庆元, 张彦平, 李一兵, 李芬. 农膜-秸秆生物质炭对亚甲基蓝的吸附性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(3): 110-120.
[5]	陈亚松, 苗时雨, 张驰, 李明然, 王佳琪, 张燕羽, 姜伟. 除磷吸附材料的制备及吸附机制研究进展[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 1-9.
[6]	王文豪, 程业兴, 王雨银, 侯婷婷, 吴晓峰, 李玉才. 不同种类活性炭对mZVI/活性炭吸附还原Cr（Ⅵ）的影响[J]. 工业水处理, 2025, 45(2): 150-158.
[7]	刘清, 黄健滨, 李伟凡, 招国栋, 杨景景. 单宁酸复合海藻酸钠微球富集U（Ⅵ）的性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 58-65.
[8]	张伟业, 申婧, 潘子鹤, 宋一朋, 成怀刚, 张慧荣. 饱和活性炭热再生过程残余物形成及影响因素分析[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 17-25.
[9]	张翠红, 王靖, 王洁, 袁文蛟. 季铵盐改性二氧化硅的制备及其吸附钒（Ⅴ）的性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 104-114.
[10]	邓志华, 刘蕊, 李碧青. 不同生物炭的制备及其对重金属和抗生素的吸附性能[J]. 工业水处理, 2025, 45(1): 94-103.
[11]	郭紫瑞, 李红艳, 张峰, 崔佳丽, 杨群, 李赟. Fe₂O₃-CuO/rCG催化降解水中苯并三氮唑的效能与机理[J]. 工业水处理, 2024, 44(9): 118-126.
[12]	邓钦, 钟溢健, 李金城, 时慧慧, 韦春满, 覃佳佳. 新型除磷填料的制备及再生能力试验[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 140-148.
[13]	刘畅益, 田佳旺, 张浩东, 秦哲. 改性芦苇材料的吸附脱氮性能及其资源化探究[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 122-132.
[14]	胡雅, 孙晓蕾, 陆静宇, 孙秀云. 泰妙菌素废盐活性炭的制备及吸附EDTA-Pb（Ⅱ）的研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 133-139.
[15]	张昊宇, 周亿康, 汪燕, 潘乐, 王云飞, 朱德璋, 吴燕. 茶叶基多孔炭的制备及对甲基橙吸附的研究[J]. 工业水处理, 2024, 44(8): 171-177.

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

PC-CS复合材料对甲苯增溶废水的吸附

Adsorption of toluene-solubilized wastewater by PC-CS composites

RichHTML

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 23

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

PC-CS复合材料对甲苯增溶废水的吸附

Adsorption of toluene-solubilized wastewater by PC-CS composites

RichHTML

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 23

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价