本實(shí)驗(yàn)主要研究活性炭對(duì)重金屬離子Cd和Cu的吸附性能情況及影響因素。

    本實(shí)驗(yàn)采用的吸附劑為活性炭顆粒，在使用前應(yīng)先經(jīng)過預(yù)處理。處理方法：將一定量的活性炭用鹽酸、蒸餾水洗凈后加蒸餾水煮沸，沸騰20min，然后冷卻至室溫，置于干燥箱中，在105℃下恒溫干燥24h。

    實(shí)驗(yàn)步驟：

    (1)繪制含銅離子和含鉻離子溶液的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

    配制濃度分別為0.2mg/l、0.4mg/l、0.8mg/l、1.0mg/l的含Cu2+溶液共4份，在波長為324.7nm，狹縫為2.0，電壓為292V，電流為4.77A的條件下用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定其吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

    配制濃度分別為0.2mg/l、0.4mg/l、0.8mg/l、1.0mg/l的含Cd2+溶液共4份，在波長為229.1m，狹縫為2.0，電壓為289V，電流為5.52A的條件下用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定其吸光值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

    (2)分別配制100ml濃度為10mg/l的含Cu2+溶液和含Cd2+溶液各9份，每份中加入已經(jīng)過預(yù)處理的活性炭2g(±0.003g)，兩種不同金屬離子的溶液試樣分別在10℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃的溫度下振蕩5h，然后過濾，應(yīng)保證濾液澄清，以避免影響后續(xù)操作。再用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定活性炭對(duì)Cu離子和Cd離子的吸附效果。

    (3)分別配制100ml濃度為10mg/l的含Cu2+溶液和含Cd2+溶液各7份，每份中加入已經(jīng)過預(yù)處理的活性炭2g(±0.003g)。調(diào)節(jié)溶液的pH值，以探尋最佳pH值。調(diào)節(jié)7份CdSO4溶液的pH值分別為2.0、3.4、4.0、5.6、7.3、8.3、10.2，7份CuSO4溶液的pH值分別為2.0、3.6、4.4、5.4、6.5、8.1、10.3。將調(diào)好pH值的溶液在常溫下(25℃)振蕩5h，然后過濾，再用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定活性炭對(duì)Cu離子和Cd離子的吸附效果。

    (4)根據(jù)前兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選定溫度(常溫25℃)及pH值(Cu2+為6.8)，測(cè)定吸附時(shí)間和不同起始濃度對(duì)活性炭吸附效果的影響。配制100ml濃度分別為2mg/l，4mg/l、6mg/l、8mg/l、10mg/l、12mg/l的含Cu2+溶液各6份，調(diào)節(jié)pH值至6.8(±0.04)，每份中加入已經(jīng)過預(yù)處理的活性炭2g(±0.003g)，將恒溫振蕩器調(diào)至實(shí)驗(yàn)溫度，開始振蕩。每種濃度的6份試樣分別于50min、100min、200min、300min、350min、400min取出過濾，濾液用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定。

    (5)根據(jù)前兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選定溫度(常溫25℃)及pH值(Cd2+為7.5)，測(cè)定吸附時(shí)間和不同起始濃度對(duì)活性炭吸附效果的影響。配制100ml濃度分別為2mg/l，4mg/l的含Cd2+溶液各6份，調(diào)節(jié)pH值至7.5(±0.04)，每份中加入已經(jīng)過預(yù)處理的活性炭2g(±0.003g)，將恒溫振蕩器調(diào)至最佳溫度，開始振蕩。每種濃度的6份試樣分別于50min、100min、200min、300min、350min、400min取出過濾，濾液用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定。再配制濃度分別為6mg/l、8mg/l、10mg/l、12mg/l的含Cd2+溶液各6份，操作同上。每種濃度的6份試樣分別于50min、150min、250min、350min、400min、450min取出過濾，濾液用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定。

    實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

    1.低溫時(shí)，活性炭的吸附容量較大，對(duì)重金屬離子Cu2+和Cd2+的吸附可達(dá)到很好的效果。而隨著溫度的增加，尤其是當(dāng)溶液溫度較高（高于50℃）時(shí)，活性炭的吸附作用減弱、吸附容量減小。活性炭吸附重金屬離子表現(xiàn)為物理吸附性能的特性。

    2.在一定pH值范圍內(nèi)（通常為酸性至中性），隨著溶液pH值增大，活性炭對(duì)重金屬離子Cu2+和Cd2+的吸附量也增大。當(dāng)pH值超過一定限值時(shí)，隨著pH值繼續(xù)增大，其吸附量相對(duì)降低。

    3.隨著吸附時(shí)間的增加，活性炭的吸附量逐漸增大，開始時(shí)溶液中重金屬離子Cu2+和Cd2+的濃度下降很快，即活性炭吸附容量上升很快，隨著吸附的進(jìn)行，活性炭吸附容量隨時(shí)間緩慢增加，直至達(dá)到吸附平衡，且其達(dá)到吸附平衡的時(shí)間大致為400min。

    4.當(dāng)投入的活性炭的量為定值時(shí)，隨著初始濃度的增加，活性炭對(duì)Cu2+和Cd2+的去除率均逐漸降低。活性炭顆粒處理較低濃度(<4mg/l)的CuSO4溶液和CdSO4溶液時(shí)，去除率均可達(dá)90%左右，但處理較高濃度(>8mg/l)的溶液時(shí)，僅40%至60%的去除率。

    5.金屬離子Cu2+及Cd2+在活性炭上的吸附行為遵循Langmuir模式，同時(shí)，在考察的溫度及濃度范圍內(nèi)，活性炭對(duì)兩種金屬離子的吸附行為又符合Freundlich模型。