文摘

铁(没有的新颖有趣的角色3)3作为一个化学活化剂碳化的澳洲简单介绍了工作。磁性介孔碳通过化学活化的澳洲坚果壳和铁(没有3)3在氮气氛在850°C (mmc - 850)。包括孔隙度mmc - 850年代打赌317米2/ g与V微0.0796厘米3/ g和相当高V内消旋0.4318厘米3/ g。不仅mmc - 850具有良好的磁性饱和磁化强度和矫顽力31.48 emu / g和506.6 Oe分别,但mmc - 850还显示活性黑染料除效率(RB5)和最大吸附容量为123.51毫克/克。实验数据符合朗缪尔等温线和Elovich模型。热再生是有效地降解RB5和删除后90%以上两个再生周期的能力。RB5从水中去除由mmc - 850作为吸附剂被认为是一个简单和廉价的方法由于澳洲简而言之是一个食物的副产品,是一个绿色和可再生碳前体。mmc - 850是一个潜在的吸附剂,因为它可以使用磁力分离污水处理系统。此外,mmc - 850粒子不是脆性相对于其他多孔生物炭/活性炭具有类似大小;因此,它是一个很好的候选人列包装或扩大在未来污水处理设施。

1。介绍

水污染和水资源短缺是主要的全球危机造成的工业部门的扩张和人口的增长1]。纺织工业消耗大量的水和化学物质2,3]。活性黑5 (RB5)是一种偶氮染料是一种最广泛使用的染料在纺织行业由于其色泽鲜艳,色牢度好(4,5]。大约10 - 15的RB5染料是迷失在污水废水在染整过程中(6,7]。RB5以来强烈的暗色调,一分钟的RB5极大地扰乱水清晰。此外,在偶氮染料生色团导致人类和动物的致突变性和致癌性(8,9]。

一般来说,有几个方法来去除染料废水,包括物理或化学过程,如coagulation-flocculation [10- - - - - -12),膜过滤13,14),臭氧化(15),高级氧化过程(例如,光催化,芬顿photo-Fenton,电化学,和超声波分解)(16- - - - - -20.),以及生物过程如厌氧/好氧过程(21- - - - - -23),或活性污泥法24]。大多数染料的去除过程是复杂的,昂贵的,环境友好的生物过程是绿色但耗时。然而,大多数活性染料尤其是RB5不能生物降解,导致可怜的去除效率通过生物技术(25]。吸附是一种最可接受的过程dye-contaminated水处理由于其简单,效率高,低投资(26,27]。活性炭通常被用作吸附剂由于其巨大的表面积,高程度的微孔性,和所需的表面功能化28]。吸附的RB5水commercial-activated碳和活性炭准备从煤炭、农业、工业废物,包括granular-activated碳:FILTRASORB 40029日,granular-activated碳:DARCO®, granular-activated碳:Norit®PK 1 - 3 (30.],powdered-activated碳[31日从H],活性炭3阿宝4竹(29日),激活H3阿宝4锯末(32),从纺织污泥活性炭33),从棕榈壳活性炭34从胡桃木,活性炭35)已经彻底研究。一般来说,commercial-activated碳与特定的或定制属性相当昂贵。

可再生和可持续农业副产品如树坚果壳、椰子壳,花生壳,稻壳和秸秆主要由木质纤维素(纤维素、半纤维素和木质素)36- - - - - -40]。活性炭的多孔性质强烈依赖于木质纤维素的原料的成分。碳前体high-lignin内容往往有高产量和大量中孔(41,42]。有几个澳洲坚果种植园位于高海拔地区北部泰国。澳洲概括(MNS)大约50%的木质素含量(37,38)是一个澳洲例如粮食副产品的过程大约60 - 70%重量的MNS生成(43,44]。MNS以来表现出独特的性质,如高碳和木质素含量的硬度(45)为特制的介孔碳的制备至关重要。因此,MNS是一种很有前途的碳前体吸附剂用于实际应用,如列包装在未来扩大规模。

一般来说,多孔碳的物理化学性质(如多孔特性、官能团和磁性)可以提高物理活化(例如,有限公司2和蒸汽)或化学活化(如酸、碱、氧化剂和金属离子)。应用硝酸(HNO3)[46,47)、氢氧化钠(氢氧化钠)46),磷酸(H3阿宝4)[47)、硫酸(H2所以4)[48)作为化学活化剂碳化的MNS进行了研究。为了方便单独度过吸附剂从系统废水处理后,磁性吸附剂被认为是有吸引力的选项。一般而言,磁性多孔碳是通过浸渍FeSO等过渡金属盐4·nH2O (49),FeCl3·nH2O (50,51)、铁(没有3)3·nH2O (52),NiCl2·nH2O (53],MnCl2·nH2O (54)碳前体。不像其他铁化合物、铁(没有3)3不仅创造了良好的磁性也high-mesopore体积。轻松、绿色、可持续的和经济的方式介绍了磁性介孔碳吸附剂的RB5删除第一次这项工作。

2。材料和方法

2.1。材料和化学物质

澳洲概括(MNS)收集Pong杨农业、泰国清迈。硝酸铁(III) nonahydrate (Fe(没有3)3h·92使用O (KemAus≥98%)。商业吸附剂granular-activated碳(CAC)来自烟煤,从CARBOKARN有限公司(我购买21000号)。阴离子染料,活性黑5 (Sigma-Aldrich RB5, > 50%),从Sigma-Aldrich购买。RB5如图的分子结构1。


图1
分子结构的活性黑5。
2.2。制备磁性介孔碳(MMC)和澳洲简而言之碳(MNSC)

澳洲概括(MNS)沉浸在0.1米菲(没有3)3在80°C,不断搅拌2小时,其次是烘箱干燥24小时的80°C。磁性介孔碳(间)捏造氮气氛下的碳化。沉浸澳洲简而言之是碳化在650°C和850°C的加热速度10°C占用时间2小时/分钟。澳洲简而言之碳(MNSC)碳化没有化学激活850°C。样品被表示为mmc - 650, mmc - 850和mnsc - 850,如表中列出1。

表1
合成条件的样本。

备注:NR:没有报告。

2.3。描述

表面积和孔隙体积进行了N2adsorption-desorption装置在77 K (Autosorb-1-MP Quantachrome)。形态和表面特征是演示了通过扫描电镜/能量色散x射线能谱(SEM,日立s - 3700 N)。晶体结构和相变通过粉末x射线衍射分析了x射线衍射仪(D8进步,力量)。磁性的磁性多孔碳研究了振动样品磁强计(VSM);模型- 73098年,细长的海岸)。铁含量是由原子吸收分光光度计(原子吸收光谱法;德国耶拿分析仪器公司ZEEnit 700 p)。零电荷(pH值pzc)是由pH值漂移方法(55]。

2.4。吸附实验

吸附在执行批处理实验。首先,对于每一个碳,50毫克的样本添加到100毫升的RB5溶液和不同浓度的5 - 300 mg / L。200 rpm的混合物都摇动了30°C到适当的时间了。RB5的浓度测定的紫外-可见分光光度计在最大吸收波长599 nm。pH值的影响在RB5去除进行了一系列pH3 11日调整后的醋酸缓冲溶液/醋酸钠和氢氧化铵/氯化铵的初始浓度为100 mg / L。此外,RB5吸附后的吸附剂的稳定性进行了研究。在平衡吸附量的RB5 (问e由方程()计算1) 由方程(移除的RB5百分比表达2) 在哪里 是初始的RB5浓度(毫克/升), 是RB5的平衡浓度(毫克/升); (左)和解决方案体积是多少 吸附剂的重量(克)。

2.4.1。吸附等温线模型

吸附等温线是用来描述吸附物的现象,发生在运输散装解决吸附剂表面在一个恒定的温度和博士此外,最大吸附容量和吸附机制,包括吸附物之间的交互和吸附剂在吸附平衡描述(56,57]。弗朗缪尔,Dubinin-Radushkevich (dr)模型被用于数据分析。

朗缪尔模型用于单层吸附表面上一个等价的网站相同吸附活化能的每个分子,导致均匀吸附(58]。朗缪尔等温线模型是由方程(3) 在哪里 是最大的单层吸附容量(毫克/克), RB5吸收的数量在平衡(毫克/ g),然后呢 是一个常数之间的亲和吸附剂和被吸附物(L /毫克)。

弗伦德里希模型是一种基于假设的经验方程吸附剂的吸附发生在不同的表面。弗伦德里希等温线模型(59由方程(计算)4): 在哪里 RB5吸收的数量在平衡(毫克/ g), 弗伦德里希常数(毫克/克)/(毫克/升),然后呢 强度参数(无量纲)表面非均质性的大小。

dr模型是一种半经验的方程一般是申请一个解释吸附机制与高斯能量分布在异构表面(57,60]。dr模型方程表示如下(5)- (7): 在哪里 吸附容量(毫克/ g), 是一个常数与吸附能量(摩尔2/ kJ2), 是波兰尼的潜力, 是自由能吸附(焦每摩尔), 是气体常数(J /摩尔K),然后呢 是温度(K)。

2.4.2。动态吸附模型

符合一级(卵圆孔未闭)模型,pseudo-second-order (PSO),和Elovich模型是最广泛应用于描述吸附动力学过程和计算动力学常数。

卵圆孔未闭率表达式由Lagergren [61年]给出了方程(8) 在哪里 和 RB5吸收平衡的数量和在任何时间( )(分别为毫克/克);和 卵圆孔未闭的速率常数(1 /分钟),然后呢 是时间(分钟)。

算法模型(62年)是由方程(9)和(10) 在哪里 和 RB5吸收平衡的数量和在任何时间吗 (分别为毫克/克); 的速率常数是算法方程(g / mg·分钟),h是初始速率常数(毫克/克·min)。

Elovich模型被广泛用于评估化学吸收作用[63年,64年由方程()表示11) 在哪里 随时RB5吸收的数量吗 (分别为毫克/克); 是初始速率常数(毫克/克·min)。 解吸常数在任何一个实验(毫克/克)。

同时,intraparticle扩散(IPD)模型经常被用来描述扩散过程的机理和预测病原吸附过程的步骤(65年]。吸附动力学可以解释为以下三个步骤:(1)电影或表面扩散本体溶液的溶质通过吸附剂的外表面,(2)运输的溶质吸附(intraparticle或孔隙扩散)的内部,和(3)的内表面吸附在吸附剂(66年- - - - - -68年]。最后一步是快速的,所以没有考虑病原的一步。IPD模式(69年由方程(计算)12) 在哪里 intraparticle扩散的速率常数模型(毫克/ g·敏1/2), 是一个常数与边界层的厚度(毫克/克)。

2.4.3。热力学吸附模型

RB5吸附的热力学参数包括标准焓变化( ),标准熵变(Δ年代0),和标准吉布的自由能变化 )。的关系 来 和 描述如下:

这些参数可以估计的热力学定律陈述和范托夫方程(55在方程(14)- (16) 在哪里 朗缪尔常数得到的无量纲( ); 是RB5的分子量; 溶液密度;和55.5的因素是纯水的摩尔数每升(1000 g / L除以18 g /摩尔)。

3所示。结果与讨论

3.1。制备磁性介孔碳和澳洲简而言之碳
3.1.1。铁(没有效果3)3和碳化温度对多孔特性

多孔性质的样本调查氮adsorption-desorption等温线如图2(一个)。mmc - 650 II型等温线演示根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)分类70年,71年]表明无孔隙的吸附。在澳洲简而言之碳化850°C (mmc - 850),展览我和IV型等温线类型,这表明微孔和介孔结构的组合。相反,mmc - 650和mnsc - 650 II型等温线共享。打赌的表面积和孔隙体积的样品展示在表2。mmc - 650和mnsc - 850表现出小面积约8米2/ g和49米2分别/ g。至于mmc - 850, high-mesopore卷显然是生成的碳结构,比表面积、微孔体积,中孔体积是317米2/ g、0.0796厘米3/ g和0.4318厘米3分别/ g。初步结果表明,铁(没有3)3化学活化剂与碳化在850°C的关键因素产生毛孔结构特别是中孔(72年,73年]。

(一)
(一)
(b)
(b)
图2
N2adsorption-desorption等温线(77 K)的mmc - 650, mmc - 850和mnsc - 850 (a)和CAC (b)。
表2
总孔隙体积、比表面积、微孔体积,和中孔体积的mmc - 650, mmc - 850, mnsc - 850和CAC。
3.1.2。铁(没有效果3)3在表面形态

表面形态mnsc - 850, mmc - 650, mmc - 850呈现在图3。表面形态mnsc - 850, mmc - 650和mmc - 850是完全不同的。扫描电镜显微图清楚地强调菲(没有的作用3)3在巨大的表面积增加mmc - 650和mnsc相比mmc - 850 - 850。


图3
扫描电子显微镜(SEM)图像mnsc - 850 (a, d), mmc - 650 (b, e),和mmc - 850 (c、f)。
3.1.3。铁(没有效果3)3在水晶安排和相变

水晶的安排和相变mmc - 850, mmc - 650和mnsc - 850测定从x射线衍射模式,如图4。mmc - 650和mmc在2 - 850表现出峰值θ大约45°,这与金属铁(JCPDS没有。03-065-4899)(74年,75年]。mnsc - 850和mmc在2 - 650显示广泛的衍射峰θ26°44°左右,表明非晶碳(石墨化度低)76年]。至于mmc - 850提出了一个形状达到2θ26°左右,表明石墨的晶体结构(JCPDS没有。01-075-1621)。铁化合物的存在非晶碳在高温下会导致催化石墨化过程中,非晶碳转变成石墨结构(40]。除此之外,只有XRD的mmc - 850模式演示了山峰2θ约30.4°,35.3°,43.2°,53.2°,57.1°,和62.6°,这与磁铁矿(Fe的特征峰3O4)(JCPDS没有。01-075-0499)(75年]。碳化温度的铁(没有3)3浸渍澳洲简而言之显然完全铁的形成发挥了重要作用3O4阶段。完整的磁铁矿阶段得到合适的温度(850°C)时。


图4
x射线衍射(XRD)模式的mmc - 850, mmc - 650和mnsc - 850。
3.1.4。磁性的磁性介孔碳

磁化曲线的mmc - 650和mmc - 850图所示5。饱和磁化强度( )mmc - 650是1.493 emu / g,而 mmc - 850是31.48 emu / g如表所示3。它可以解释说,碳化温度的增加导致铁的增加3O4内容(72年)对应于高女士的价值。此外,铁磁材料磁滞回线表明强烈的磁响应外部磁场(36,77年]。因此,它可以很容易地与水分离的解决方案(如插图所示图的形象5)。因此,MMC可回收作为环境友好型吸附剂。此外,能谱结果进行确认铁化合物的存在。从表3的重量百分比C、O和铁是92.97,5.87,1.21,mmc - 650和91.48,1.52,和6.99,分别为mmc - 850。这些结果验证的磁铁矿和金属铁在mmc - 650和mmc - 850。


图5
振动样品磁强计(VSM)曲线的mmc - 850和mmc - 650。
表3
磁性的mmc - 650和mmc - 850和化学成分的样品。
3.2。吸附的活性黑5染料

的吸附效率mnsc - 850, mmc - 850和CAC研究批量吸附测试。CAC是故意选择作为一个例子的活性炭吸附剂去除有机污染物在污水处理过程中。大比表面积和微孔体积高CAC如表所示2。

3.2.1之上。碳用量对RB5去除的影响,吸附效率

RB5吸附效率研究使用不同数量的碳(0.25,0.50,1.0,2.0,和3.0 g / L)的初始浓度20 mg / L在30°C 48小时。在图6,碳用量越多,越高RB5去除百分比(从0.00到18.55% mnsc - 850, 63.04 - 99.99为mmc - 850和CAC 9.00 - 74.14%,分别)。相比之下,吸附容量( )RB5减少而吸附剂用量的增加(从1.56到0.00毫克/克mnsc - 850, 63.69 - 8.41毫克/克mmc - 850和8.46 - 5.80毫克/克,CAC) (37]。结果初步表明,介孔结构发挥了关键作用在RB5水溶液的吸附。在碳用量为3.0 g / L, commercial-activated碳(CAC)提供了一种去除百分比74.14,尽管大比表面积、微孔结构(小的中孔结构)。mmc - 850有一个很大的中孔结构显示高性能RB5, 97.04%为0.50 g / L吸附剂。因此,吸附实验将进行碳剂量mmc - 850 0.5 g / L的这项研究,因为除百分比(97.04%),和合理的 值(48.35毫克/克)。

(一)
(一)
(b)
(b)
图6
碳用量对RB5去除的影响(a)和(b)吸附效率的mnsc - 850, mmc - 850和CAC。
3.2.2。RB5清除初始浓度的影响

初始浓度对除RB5百分比的影响由初始浓度检查在5到300 mg / L, 0.5 g / L碳用量为72小时。图7表明mnsc - 850有可怜的去除效率(从4.04到0.00%),而mmc - 850和CAC显示减少吸收的RB5随着初始浓度的增加(从19.44%至99.99为mmc CAC - 850和43.52到2.81)。当RB5之间的比例和吸附剂表面活性部位高因此取消比例下降。去除百分比越大,浓度和较高的去除效率mmc - 850相比,CAC是由于mmc - 850年中孔的数量。


图7
初始浓度对吸附的影响的RB5 mnsc - 850, mmc - 850和CAC。
3.2.3。吸附效果除RB5 pH值

吸附的pH值是一个重要的因素在确定吸附剂的表面电荷。图8显示了吸附效率3-11 pH值范围。mmc - 850在酸性条件下表现出相对较高的吸附效率为126.70毫克/克和131.80毫克/克酸碱3和5,分别。随着pH值的增加,吸附效率降低了由于静电相互作用力。在吸附 (6.8)吸附剂表面带正电的质子化作用在吸附剂表面酸性组(38]),RB5带负电(deprotonate磺酸盐组;所以3- - - - - -(39]);因此,亲和吸附剂和被吸附物之间形成是通过静电相互作用[41]。在 ,吸附效率降低是由于吸附剂表面的负电荷之间的斥力和RB5。此外,RB5 CAC的吸附效率和mnsc - 850与pH值略有改变,大约11.13毫克/克CAC和0.58毫克/克mnsc - 850,分别。因此,可以得出结论,静电相互作用机制无关紧要的参与RB5吸附(42]。


图8
pH值对RB5解决方案的吸附的影响到mnsc - 850, mmc - 850和CAC。
3.2.4。吸附平衡和热力学吸附

表4从朗缪尔(显示参数 和 ),弗伦德里希( 和 ),和dr ( 和 )模型和 值。RB5吸附的实验数据mmc在30 - 850°C, 40°C,和50°C与朗缪尔模型,如图9 (b)- - - - - -9 (d)和线性回归的系数( )分别是0.9648,0.9372和0.9509。朗缪尔模型(CAC也是一致的 0.9915)在30°C。结果表明吸附剂和被吸附物之间的单层吸附机制。

表4
弗朗缪尔等温线参数,dr RB5吸附模型。
(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图9
吸附等温线模型RB5吸附到CAC(一),(b) mmc在30 - 850°C, (C) mmc在40 - 850°C, 50岁和(d) mmc - 850°C。

dr模型可以确定吸附机理是物理吸附,离子交换,通过吸附自由能或化学吸收作用( )计算。物理吸附、离子交换吸附和化学吸收作用为代表 值<分裂到8 - 16个kJ / 8焦每摩尔,摩尔,> 16焦每摩尔,分别为(78年]。在表4mmc的平均吸附能量——850年是11.96焦每摩尔,12.32焦每摩尔,和13.81焦每摩尔在30°C, 40°C,和50°C,分别;而 CAC 12.02焦每摩尔在30°C。结果表明,mmc - 850和CAC的吸附机理是离子交换吸附过程。

朗缪尔模型是用来计算最大的单层吸附能力( )。mmc - 850和CAC 值为123.51毫克/克和12.25毫克/克30°C,分别。mmc的RB5吸附效率- 850(微孔隙和中孔)明显高于CAC(微孔隙没有间隙孔)。RB5分子的维度 (图1),这是大于微孔直径(< 2海里),所以在RB5吸附中孔的作用不容忽视(30.]。研究了温度对RB5吸附的影响。mmc - 850的吸附能力随着温度的增加而减少从30到40°C 值为123.51毫克/克和102.29毫克/克,分别。然后,当温度从40°C到50°C,提高吸附效率没有显著变化。(从102.29到105.25毫克/克)。

表5提出了热力学参数RB5吸附在mmc - 850 30°C, 40°C, 50°C。的负面价值 (-10.88焦每摩尔)建议一个放热吸附过程。此外,吸附的类型决定 。吸附过程是物理 小于42焦每摩尔。然而, 高于42焦每摩尔暗示的化学吸附过程。积极的价值 °表示的随机性增加adsorbent-adsorbate边界在吸附过程中。最后,负的 建议RB5吸附mmc - 850是一个自发的过程在30°C, 40°C, 50°C。

表5
热力学参数RB5吸附到mmc - 850。
3.2.5。吸附动力学的RB5

的吸附动力学和动态RB5 mmc - 850进行了动态利率模型,符合一级(卵圆孔未闭),pseudo-second-order(卵圆孔未闭),和Elovich模型。 卵圆孔未闭值和参数计算( 和 ),算法( , ,和 ),和Elovich (α和β表列出)模型6。阴谋的RB5吸附(毫克/克)与接触时间为100 mg / L和恒温30°C是呈现在图10 ()。在初始吸附率(1.0260毫克/克敏 ),RB5吸收的数量(毫克/克)随着接触时间的增加而增加,在图10 ()与Elovich模型,实验数据是修身,与 值为0.9745。

表6
符合一级动力学参数(卵圆孔未闭),pseudo-second-order (PSO),和Elovich RB5吸附模型。
(一)
(一)
(b)
(b)
图10
(一)吸附动力学模型RB5吸附到mmc - 850;(b) intraparticle扩散模型RB5吸附到mmc - 850。
3.2.6。Intraparticle扩散模型

intraparticle扩散模型是用来描述吸附机理和病原的一步。据韦伯和莫里斯(69年];的回归 与 是一条直线,经过原点,intraparticle扩散是病原反应步骤。图10 (b)揭示了2的直线,这意味着吸附发生在两个步骤。第一和第二步骤是表面或薄膜扩散和吸附,分别。尽管intraparticle扩散不是病原反应步骤,RB5吸附过程是由膜扩散控制和intraparticle扩散65年]。 值和其他参数( , )表中列出7。

表7
Intraparticle RB5吸附扩散参数。
3.2.7。RB5吸附的吸附机制

阳离子染料吸附机制包括静电吸引,氢键的形成, 相互作用,孔隙填充, 互动(30.,42,79年,80年]。mmc - 850检查RB5吸附后孔隙度的变化特性。随后,RB5吸附的主要机制是孔隙填充,观察到孔隙率的减少。的V内消旋mmc - 850年大幅下降后,RB5吸附(从0.4318到0.1743厘米3/ g)以及年代打赌(从317年到62.572/ g),而V微略降低。(从0.0796到0.0200厘米3/ g)。这证据支持这个想法中孔结构在RB5吸附起着关键的作用。因此,可以得出结论,孔隙填充是主要的RB5吸附机制。

从部分3.2。3mmc - 850, RB5吸附效率略有当溶液pH值的改变而改变。因此,建议在RB5吸附静电相互作用机制是微不足道的。此外, 之间的交互RB5的芳环结构,如图1石墨结构和C = C是由先前的研究在RB5吸附到活性炭吸附剂和吸附亚甲基绿(MG5) CAC (Norit RB4C) (30.,42]。

3.2.8。mmc - 850 RB5吸附剂相比其他人

RB5 commercial-activated碳组成的吸附剂活性炭从废料和磁性氧化铁以及聚乙烯亚胺和纤维素磁性纳米颗粒(基于)表中列出8。然而,碳前体磁性介孔碳(mmc - 850)是由农业废弃物,为他们提供廉价和可再生吸附剂。此外,mmc - 850被认为是高潜力RB5吸附剂的成本低、可持续性、肤浅、绿色使用只有一个铁(没有准备3)3化学活化剂。此外,RB5 mmc - 850进行了吸附的pH值7以来被认为是环境友好的过程不需要添加化学pH值调整。此外,mmc - 850可以很容易地分离污水处理之后。未来的扩大RB5吸附由mmc - 850列包装很有可能是由于澳洲坚果壳的强度。

表8
吸附剂RB5吸附。

备注:NR:没有报告。

3.3。稳定后的吸附剂吸附过程

mmc - 850 RB5吸附后的稳定性量化的淋滤铁溶液在吸附过程中,吸附剂结构铁化合物的晶体结构后,吸附过程。结果表明,浸出铁含量低于0.50 mg / L的解决方案。此外,XRD RB5吸附后的mmc - 850模式与mmc - 850 RB5吸附之前,如图11。因此,磁铁和铁在mmc - 850结构损失可以忽略不计。


图11
x射线衍射(XRD)模式的mmc - 850 RB5吸附前后。
3.4。热再生了磁性介孔碳

使用热再生吸附的可逆性进行实验(84年]。花了磁性介孔碳氮气氛下正交在400°C 2小时内分解RB5结构。对于每一个周期,测试了再生碳吸附效率的RB5浓度10 mg / L和30°C。根据图12RB5,去除百分比下降略从第一个周期的99.47%到98.95%在第二周期。第三周期的实验中,RB5切除比例迅速减少到77.48%,可能由于吸水材料内部的孔隙结构的变化。第四周期结束时的百分比RB5删除拒绝不断从77.48到68.92。观察到热再生是有效降低RB5。


图12
热再生的RB5到mmc - 850四个周期(条件:初始浓度10 mg / L,碳用量0.5 g / L,温度30°C,和时间72小时。)。

4所示。结论

磁性介孔碳从澳洲坚果壳(mmc - 850)是一个有前途的吸附剂的制备、低成本和可持续性。铁(不3)3和澳洲high-lignin内容简而言之在850°C碳化生成磁性介孔碳,可以很容易地分开RB5吸附系统。它可以初步得出结论,中孔mmc - 850为RB5吸附起到了至关重要的作用。RB5切除的吸附等温线和动力学模型mmc - 850是朗缪尔和Elovich,分别。intraparticle扩散模型建议RB5吸附到mmc - 850多步的影响,膜扩散,intraparticle扩散。吸附热力学研究描述RB5 mmc - 850是一个自发过程和放热吸附过程。除RB5 mmc - 850的主要机制是孔隙填充。mmc - 850不仅是一种有效的吸附剂除RB5,但它也可以通过热再生容易再生。

缩写

α: 初始速率常数(毫克/克·敏)
β: 解吸常数在任何一个实验(毫克/克)
γ答: 溶液密度
b: 常数之间的亲和吸附剂和被吸附物(L /毫克)
C: 常数与边界层的厚度(毫克/克)
Ce: 平衡浓度(毫克/升)
C0: 初始浓度(毫克/升)
E: 自由能吸附(焦每摩尔)
铁(不3)3: 硝酸铁(III) nonahydrate
∆G°: 标准吉布的自由能变化
h: 初始速率常数(毫克/克·敏)
∆H°: 标准焓变化(焦每摩尔)
IPD: Intraparticle扩散
k1: 卵圆孔未闭速率常数(1 /分钟)
k2: PSO速率常数(g / mg·敏)
kp: intraparticle扩散模型的速率常数(毫克/克·分钟1/2)
Kc: 无量纲,获得的朗缪尔常数
KF: 弗伦德里希常数(毫克/克)/(毫克/升)
K理查德·道金斯: 常数与吸附能量(摩尔2/ kJ2)
兆瓦一个: 分子量的RB5 (g /摩尔)
n: 强度参数
pH值PZC: 零电荷点
问e: 在平衡吸附量的RB5(毫克/克)
问t: RB5吸收的数量在任何时候(毫克/克)
问理查德·道金斯: 吸附容量(毫克/克)
问0马克斯: 最大的单层吸附容量(毫克/克)
接待员: 气体常数(J /摩尔K)
RB5: 活性黑5
年代打赌: 比表面积(m2/ g)
∆S°: 标准熵变(Δ年代0)
师: 温度(K)
师: 时间(分钟)
V微: 微孔体积(cm3/ g)
V内消旋: 中孔体积(cm3/ g)
V: 溶液体积(左)
W: 吸附剂(g)的重量。

数据可用性

支持数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者要感谢博士Chanchana Thanachayanont从国家中心金属和材料技术中心(MTEC)提供了洞察力和专业知识,极大地协助研究。这项研究工作是部分支持的清迈大学。作者还要感谢助理教授博士Yothin Chimupala的工业化学,理学院,清迈大学,大大改善了手稿的评论。这项工作是支持的行业Programme-18/19学术界合作,皇家工程院和高等教育委员会办公室(IAPP18-19 \ 119),和泰国科技研究所(TGIST),国家科技发展机构(sca - co - 2562 - 9657)。