活性炭微波處理對(duì)廢水脫色的關(guān)系，棕櫚油廠廢水含有危害環(huán)境的有色化合物，由于其芳香結(jié)構(gòu)而難以分離。不過在較低pH(<4)環(huán)境下使用吸附法來進(jìn)行顏色處理是有效的，但由于吸附后的廢水還是含有酸性有害物質(zhì)任會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此我們使用氮?dú)鈦碓鰪?qiáng)椰殼活性炭在中性pH環(huán)境下的脫色能力，并且使用微波加熱來活化活性炭。本期內(nèi)容為測(cè)試微波處理的活性炭與未經(jīng)過處理的活性炭對(duì)廢水中的有色化合物的吸附效果。

　　活性炭微波處理

　　椰殼活性炭用蒸餾水反復(fù)洗滌以除去所有雜質(zhì)。洗滌過程直到溶液為中性pH，然后將活性炭在110℃下烘箱干燥12小時(shí)。接著，在微波反應(yīng)器中設(shè)置到900℃。再將約30g經(jīng)清潔和干燥的活性炭置于反應(yīng)器的石英不銹鋼容器中，同時(shí)以200cm 3/min穩(wěn)定流動(dòng)的氮?dú)饣罨?0分鐘。將微波處理的活性炭在干燥器內(nèi)冷卻至室溫，然后小心地裝入密封瓶中進(jìn)行下一步研究。

　　預(yù)處理的活性炭和未預(yù)處理活性炭的表征方法

　　使用SEM，EDX表征微波處理和未預(yù)處理的活性炭。進(jìn)行SEM測(cè)試以在3000×放大率下檢查活性炭的表面形態(tài)。EDX測(cè)試檢查了預(yù)處理的活性炭和未預(yù)處理活性炭的元素組成。使用自動(dòng)氣體吸附系統(tǒng)，基于氮?dú)馕�附等溫線測(cè)量兩種活性炭的BET表面積和孔體積。

　　微波處理對(duì)活性炭形態(tài)學(xué)的影響

　　未經(jīng)預(yù)處理和微波處理的活性炭在3000倍放大倍數(shù)下的獨(dú)特SEM照片分別示于圖1a，b中�；�于圖1a，在3000×放大率下觀察到具有較少裂縫的平坦表面形態(tài)。表面裂紋和孔隙形成是吸附劑非常重要的物理特性。但是，圖1b中注意到了不同的情況。從這個(gè)圖中，在表面上觀察到幾個(gè)裂縫，并且可以推測(cè)形態(tài)的改變可能是由于微波處理。根據(jù)先前的研究，具有足夠粒狀表面的活性炭的特征在于更大范圍的孔尺寸，更多活性位點(diǎn)的可用性和更大的BET表面積。這些特點(diǎn)加快了吸附效果，并且還提高了吸附劑的吸附容量。由于有更多的孔隙和活性位點(diǎn)，會(huì)在吸附處理開始時(shí)出現(xiàn)快速吸附的現(xiàn)象。這個(gè)快速吸附的過程可能導(dǎo)致器材測(cè)試出模糊的外觀。

　　圖1：在3000×放大倍數(shù)下的SEM照片：(a)未經(jīng)預(yù)處理的活性炭，(b)微波處理的活性炭。

　　BET分析

　　圖2a、b顯示孔體積的增量分布(P v)分別相對(duì)于未經(jīng)預(yù)處理和經(jīng)微波處理的活性炭的孔寬度。如圖中所指出的，在微波加熱處理之后注意到孔體積的顯著增加。圖的縱軸上的指示標(biāo)記“A”表示未經(jīng)預(yù)處理和預(yù)處理的活性炭個(gè)的比較P v，并且幅度分別0.030cm 3/g和0.056cm 3/g。

　　圖2.：(a)未經(jīng)預(yù)處理的活性炭(b)微波處理的活性炭增加孔體積與孔寬度的關(guān)系。

　　使用微波處理的活性炭進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)

　　實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，活性炭在較低的pH環(huán)境對(duì)顏色吸附效果得到大幅度增強(qiáng)。盡管如此，排放處理的酸性廢水的影響可能直接阻礙水生棲息地。鑒于此，使用預(yù)處理的活性炭吸附研究在6至7的可接受的pH范圍內(nèi)進(jìn)行�？紤]的另外兩個(gè)因素是劑量和接觸時(shí)間，并且它們分別保持在3.208g和35min。從圖3中可以看出可以觀察到，顏色去除的百分比隨著pH的降低而增加。在pH6時(shí)獲得最高的顏色去除率98.46%，但隨著pH增加到7，顏色去除率降低到95.69%。

　　圖3：活性炭在固定劑量和接觸時(shí)間下，在不同pH下從棕櫚油廠廢水中去除顏色。

　　使用微波處理的活性炭，從棕櫚油廠廢水脫色的實(shí)驗(yàn)中。活性炭的SEM分析表明，在預(yù)處理后產(chǎn)生了更多的裂縫和多孔結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)化是由于微波加熱導(dǎo)致前體發(fā)生結(jié)構(gòu)變化。這證明了裂縫的形成以及碳組分從95.03增加到98.93%(EDX分析)。微波加熱處理在BET和P v的增加方面表現(xiàn)出優(yōu)異的效果。除了86.67%的P v增量外，還實(shí)現(xiàn)了超過66%的SBET增加。此外，使用RSM檢查預(yù)處理的活性炭從棕櫚油廠廢水脫色的性能。發(fā)現(xiàn)，隨著pH值的降低，顏色去除率增加。類似地，活性炭的增加提供了更多的活性位點(diǎn)，這有利于廢水中顏色的去除。確定最佳處理?xiàng)l件為pH值為7，接觸時(shí)間為35 min，平均色度去除率為96.29%。因此，證實(shí)微波加熱能增強(qiáng)活性炭吸附劑的形態(tài)，并且加強(qiáng)活性炭對(duì)廢水脫色的效果。

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