活性炭軟金屬離子清除劑，通過磷酸活化方法制備了三種活性炭，兩種來自油棕殼，一種來自椰殼。測定銅(II)的吸附等溫線以評估和比較活性炭的性能。獲得的數(shù)據(jù)非常適合Langmuir和Freundlich吸附模型。所有制備的活性炭均顯示出比普通活性炭高4-7倍的吸附能力。在進行的實驗條件下，吸附機理是根據(jù)銅(II)和鈣(II)在二元溶液中的競爭吸附來評估的，這取決于它們作為路易斯酸的行為并評估為內(nèi)球絡(luò)合。使用銅(II)，鎳(II)和鉛(II)的三元溶質(zhì)溶液，通過最佳清除劑評估銅(II)與其他邊界和軟金屬離子的競爭性吸附。

　　當今加工工業(yè)越來越多地產(chǎn)生產(chǎn)生重金屬的環(huán)境問題，其中鉛，銅和鋅的產(chǎn)量大幅增加，到1850年至1990年間增加了10倍。重金屬也從天然來源中釋放的。盡管從水溶液中去除金屬離子有各種處理方法，但活性炭吸附在選擇性和熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性方面具有優(yōu)勢。活性炭可以在實驗室中由大量材料制備，但活性炭商業(yè)實踐的原料主要是鋸末，椰子殼，黑灰，木炭，褐煤，煙煤和石油焦。發(fā)現(xiàn)來自碳化和活化的殘余物具有大的孔體積，并且由于這源自非常小直徑的孔，因此內(nèi)表面積高。該方法產(chǎn)生的無定形碳在任何程度上都沒有石墨化，甚至可能不完全碳化，因為木炭含有相當高的氫含量，約為5%。活性炭的表面積可以非常高，范圍從450到超過1500米在活化木炭的情況下為2g-1。活性炭的孔結(jié)構(gòu)可以很好地定義，并且孔分布可以非常窄。例如，在椰殼活性炭中，幾乎整個孔體積都在直徑為1到2納米的孔中。

　　活性炭是高表面積，高孔隙率的碳，通過兩種主要方法產(chǎn)生：熱活化和化學活化。熱活化包括在氧化氣體如CO 2，N 2，蒸汽的存在下在高溫下加熱預(yù)先燒焦的材料，并且化學活化包括將原料和脫水劑的混合物加熱至4000至10,000℃的溫度。碳化脫水劑浸出和重復使用后。最常用的三種脫水劑是KOH，H3PO4和ZnCl2。傳統(tǒng)的活性炭可有效去除水中的有機物質(zhì)，但它們作為金屬離子清除劑的用途很少。許多研究人員已經(jīng)證明了這一點，使用木質(zhì)纖維素農(nóng)業(yè)廢物，特別是堅果殼，是從水溶液中除去重金屬離子的非常好的前體。在該研究中，使用磷酸低溫活化的材料來制備金屬離子清除劑級的活性炭。

　　測試和標準金屬離子解決方案

　　使用去離子蒸餾水由氯化銅(II)脫水物制備Cu(II)，1000mg L-1的儲備溶液。Cu(II)和Ca(II)二元溶質(zhì)的儲備溶液由氯化銅(II)脫水物和硝酸鈣(II)四水合物的混合物制備，而Cu(II)的三元溶質(zhì)的混合物Ni(II)和Pb(II)由氯化銅(II)二水合物，六水合硝酸鎳(II)脫水物和硝酸鉛(II)的混合物制備，每種濃度均為溶質(zhì)為1000毫克L-1。通過隨后稀釋各儲備溶液制備各種濃度的單(Cu)，二元(Cu-Ca)和三元(Cu-Ni-Pb)測試溶液。使用HNO 3(65%，脫水物)和NaOH(40.00g mol-1，脫水物)將測試溶液的初始pH調(diào)節(jié)至所選值。所有標準溶液均使用用0.2%硝酸酸化的蒸餾水適當稀釋各標準溶液(1000mg L-1)制備。

　　所有吸附實驗分批進行，使用0.1g各種活性炭加入聚丙烯管中的50mL金屬離子溶液中。在軌道振動器中以160轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)的速率進行振動，并且平衡達到三天后，傾析溶液并使用用0.2%硝酸酸化的蒸餾水進行適當稀釋，然后通過火焰原子吸收光譜法(FAAS)進行分析。通過FAAS測定吸附前后溶液中金屬離子的濃度。

　　圖1. Cu(II)(a，b)和Ca(II)(c)的Langmuir等溫線，而Cu(II)吸附是從單(Cu)，二元(Ca-Cu)和三元(Cu-Ni-)進行的Pb)溶液和Ca(II)被活性炭吸附在二元溶液(Ca-Cu)中，初始pH值為5，初始濃度從<0到<100 mg L-1。

　　活性炭中Cu-Ni-Pb的競爭吸附

　　金屬離子作為路易斯酸的性質(zhì)可以證明金屬物質(zhì)與生命系統(tǒng)和活性炭吸附劑的相互作用。因此，通過其路易斯酸度對金屬進行分類將在其修復方法中保持一致。這種類型的分類基于它們觀察到的對不同配體的親和力將金屬分為三類，如(a)類“硬金屬”，(b)類“軟金屬”或類(c)邊界“難以區(qū)分為硬或軟”。通過在含有Cu(II)，Ni(II)和Pb(II)三元溶質(zhì)的溶液中的吸附，研究了邊界和軟陽離子之間的競爭效應(yīng)。圖2顯示了Cu(II)，Ni(II)和Pb(II)的Langmuir(a和b)和Freundlich(c)吸附等溫線，而它們的初始濃度在三元溶液中從<25到≤600mgL變化-1和初始pH保持恒定在5.由于單個Cu(II)吸附是在不同的初始濃度<5至<120mg L-1下進行的，并且通過制備的活性炭對初始濃度沒有發(fā)現(xiàn)可檢測的殘留濃度通過構(gòu)建圖1(a)和1(b)中提到的相同濃度范圍的Langmuir等溫線，研究了5mg L-1的競爭離子的影響。這些等溫線的模型參數(shù)，對于Langmuir曲線擬合，r2值通常更高。

　　圖2.初始pH值為5的活性炭的三元溶質(zhì)，Cu(II)，Ni(II)和Pb(II)的Langmuir非線性(a)，線性(b)和Freundlich(c)等溫線而它們的初始濃度變化，從<0到≤600mg L-1。(分析Ni樣品的濃度范圍高達305mg L -1)。

　　在受控空氣存在下的磷酸活化(通過設(shè)計默認的爐子)產(chǎn)生適合于去除邊界和軟金屬離子的活性炭。雖然普通活性炭具有相同的表面積，但其Cu(II)去除能力非常低。也就是說，表面官能團不是孔隙率，而是去除金屬離子的主要因素。其中一種棕櫚殼衍生活性炭對Cu(II)的吸附能力高于椰殼衍生碳，椰殼活性炭和棕櫚殼活性炭，盡管兩種活性炭具有相似的BET表面積。這可能是由于前體類型和/或預(yù)處理的變化。推測內(nèi)球表面金屬絡(luò)合作為主要的吸附機制，而預(yù)期Cu(II)或臨界金屬離子優(yōu)先吸附在H 3 PO 4酸活性炭上，堿金屬和堿土金屬上。Pb(II)和Ni(II)對Cu(II)吸附的影響有點抑制。Cu(II)，Ni(II)和Pb(II)吸附的選擇性順序可表示為Pb(II)>Cu(II)>Ni(II)。

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