载Fe活性炭纤维除As(Ⅴ)的动力学及机理

研究了铁改性活性炭纤维(Fe-ACF)吸附地表水中砷离子的吸附特性。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积和孔径变化等探讨了Fe-ACF表面物质形貌、组成和吸附机理,考察了不同pH值和吸附剂投加量对As(Ⅴ)去除效果的影响,讨论了303K、313K、323K等条件下的吸附动力学及热力学。实验结果表明,Fe-ACF表面生成的氧化物为Fe2O3和Fe3O4,改性前后比表面积和孔容显著减小,吸附机理为Fe(OH)3(s)絮凝除As(Ⅴ)和活性炭纤维吸附除As(Ⅴ)。当pH=7,吸附剂投加量为2.0g/L时,出水As(Ⅴ)浓度可以达到国家地表水环境质量标准(<0.05mg/L)。Fe-ACF对As(Ⅴ)的吸附动力学及等温吸附的实验结果与准二级动力学模型及Langmuir等温吸附模型相吻合;吸附速率及吸附容量都随着温度的增加而增加;吸附速率k2从0.0372g/mg min增加到0.0434g/mg min,由Langmuir等温吸附拟合得到的吸附容量从11.31mg/g增加到18.34mg/g。根据标准吉布斯自由能变ΔG0<0、标准反应焓变ΔH0>0判断,Fe-ACF对As(Ⅴ)的吸附为自发的吸热过程。