活性炭處理重金屬的吸附機(jī)理

    活性炭處理重金屬主要是靠吸附作用，目前認(rèn)為，活性炭對(duì)重金屬離子的吸附機(jī)理主要是重金屬離子在活性炭表面的離子交換吸附，同時(shí)還有重金屬離子與活性炭表面的含氧官能團(tuán)之間的化學(xué)反應(yīng)吸附、金屬離子在活性炭表面沉積而發(fā)生的捕集物理吸附。

    但有外國(guó)學(xué)者認(rèn)為活性炭對(duì)重金屬的吸附不僅僅是一個(gè)簡(jiǎn)單的離子交換過程，活性炭上各種活性位點(diǎn)對(duì)重金屬的吸附也是一個(gè)重要的原因，同時(shí)金屬陽(yáng)離子和活性炭表面的陰離子間的靜電引力也起了一定的作用。還有學(xué)者認(rèn)為活性炭對(duì)重金屬的吸附行為，可以用表面絡(luò)合吸附模式描述，活性炭顆粒表面各種含羥基的集團(tuán)與溶液中離子的各種形式形成表面絡(luò)合而將其吸附。

    活性炭處理重金屬的吸附平衡模式

    Freundlich模式和Langmuir模式

    活性炭對(duì)重金屬的吸附模式可以用Freundlich模式和Langmuir模式來模擬，這兩種模式也是最常見的經(jīng)典經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ健＿@兩種模式主要是依靠大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果而提出的數(shù)學(xué)模式，因其形式比較簡(jiǎn)單，計(jì)算也較方便，并且能化成某一線性方程進(jìn)行作圖擬合而被廣泛應(yīng)用。Freundlich模式和Langmuir模式的應(yīng)用十分廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是十分顯著的，但它們同時(shí)也含有一些缺點(diǎn)：這兩種模式的參數(shù)通常是通過實(shí)驗(yàn)在特定的條件下得到的，不具有普遍適用性，只能在有限的范圍內(nèi)才能運(yùn)用。另外，它們都沒有明確的物理意義，即使在其適用的范圍內(nèi)，也只能概括地表達(dá)一部分實(shí)驗(yàn)事實(shí)，并不能說明吸附作用的機(jī)理。

    表面絡(luò)合模式

    表面絡(luò)合模式是基于溶液中配位化學(xué)反應(yīng)平衡理論把金屬陽(yáng)離子在活性炭表面上的吸附看成是活性炭上的官能團(tuán)—羥基與金屬陽(yáng)離子之間的化學(xué)反應(yīng)，常用溶液中絡(luò)合反應(yīng)類似的方法處理這一表面過程。已經(jīng)提出的許多表面絡(luò)合模式中具有代表性的主要有恒定容量模式(CCM)，擴(kuò)散層模式(DLM)以及三層模式(TLM)。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)TLM模式不僅能描述各種情況下H型活性炭對(duì)重金屬的吸附情況，而且還能描述在多個(gè)金屬離子共存的條件下H型活性炭對(duì)重金屬的吸附情況，TLM模型能成功地模擬出當(dāng)溶液中沒有表面沉積作用時(shí)活性炭對(duì)部分重金屬離子的吸附去除。然而，表面絡(luò)合模式的計(jì)算十分復(fù)雜而繁瑣，并且需要應(yīng)用計(jì)算機(jī)來進(jìn)行多組分多相的復(fù)雜計(jì)算，因而也限制了表面絡(luò)合模式的應(yīng)用。