响应面法探究花生壳炭吸附水中镍离子的最优改性条件

为提高对水中镍离子的去除效率,获得高效且成本低廉的吸附材料,以废弃的花生壳为原料自制花生壳炭,并用高锰酸钾和氢氧化钾对其进行改性。利用Box-Behnken中心组合设计实验,采用响应面法得到花生壳炭吸附镍离子的最优改性条件。通过SEM、BET等分析方法对改性前后的花生壳炭进行表征,了解其形貌与结构的变化,并对吸附反应前后的改性花生壳炭进行FTIR分析,初步探讨其对Ni(Ⅱ)的吸附机理。结果表明,最优的改性条件为:热处理温度361℃,氢氧化钾与炭的质量比2.5,高锰酸钾的质量浓度0.76%。用该条件下改性的花生壳炭吸附水中的镍离子,得到的吸附量为85.02mg/g,是改性前的15.6倍,吸附性能优越,具有良好的实用价值。FTIR结果表明-OH、-NH_2是参与吸附反应的主要官能团,与Ni(Ⅱ)发生共沉淀与络合反应。除此之外,阳离子-π作用也是改性花生壳炭对Ni(Ⅱ)的吸附机制之一。