電鍍廢水中含有有毒的重金屬污染物，Ｃｒ（ＶＩ）便是其中之一。目前，處理含鉻電鍍廢水通常采用離子交換、氧化沉淀、反滲透及吸附等方法。其中，吸附法具有成本低、處理效果好等優點，因而得到了廣泛的研究。活性炭是一種應用廣泛的吸附劑。改性能進一步提高活性炭的吸附性能。本文采用硫酸和硝酸錳溶液制備了改性活性炭Ｈ－ＡＣ和Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ，并探討了不同活性炭吸附劑對廢水中Ｃｒ（ＶＩ）去除率的影響。
１實驗
１．１實驗材料及儀器
實驗材料：活性炭；硝酸錳溶液（質量分數為５０％）、硫酸、二苯碳酰二肼、高錳酸鉀、重鉻酸鉀，以上試劑均為分析純。
儀器：７９－１型磁力攪拌器，ＬＸＪ－ＩＩ型離心機，ＤＨＧ－９０５５型電熱恒溫鼓風干燥箱，ＵＶ－４８０２型分光光度計，ＬＸＪ－ＩＩ型高溫箱式爐。
１．２改性活性炭的制備
Ｈ－ＡＣ的制備：
（１）稱取一定量的活性炭，并將其與質量分數為１５％的硫酸溶液按１∶８的質量體積比進行混合；
（２）在６０℃的水浴中攪拌５ｈ；
（３）經離心洗滌后，于１２０℃下過夜干燥，即得到Ｈ－ＡＣ。
Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ的制備：
（１）稱取５０ｇＨ－ＡＣ，并將其置于２０００ｍＬ的玻璃燒杯中；
（２）向其中加入質量分數為５０％的硝酸錳溶液１５０ｍＬ，并加去離子水稀釋至１０００ｍＬ；
（３）在磁力攪拌器上攪拌１ｈ；
（４）經離心洗滌后，于１２０℃下干燥８ｈ，再于２５０℃下活化５ｈ，即得到Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ。
１．３吸附實驗
使用重鉻酸鉀溶液模擬含鉻電鍍廢水，其中Ｃｒ（ＶＩ）的質量濃度為３０ｍｇ／Ｌ。取１００ｍＬ模擬廢水于錐形瓶中，并調節其ｐＨ值。向錐形瓶中加入一定量的吸附劑后，在磁力攪拌器上攪拌反應一段時間。反應期間進行間隔取樣，并采用高錳酸鉀氧化－二苯碳酰二肼分光光度法測定廢水中Ｃｒ（ＶＩ）的質量濃度，進而計算Ｃｒ（ＶＩ）的去除率。
２結果與討論
２．１不同吸附劑對Ｃｒ（ＶＩ）的吸附效果
在吸附劑的投加量０．３ｇ、廢水初始ｐＨ值６、吸附反應溫度２５℃的條件下，研究了不同吸附劑對Ｃｒ（ＶＩ）的吸附效果，結果見圖１。由圖１可知：隨著吸附反應時間的延長，三種吸附劑對Ｃｒ（ＶＩ）的去除率均先增大，９０ｍｉｎ后Ｃｒ（ＶＩ）的去除率趨于穩定。此外，三種吸附劑對Ｃｒ（ＶＩ）的去除能力大小為Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ＞Ｈ－ＡＣ＞活性炭。在硫酸活化過程中，活性炭表面的酸性官能團增加，同時活性炭表面的電荷性質發生變化，使其對Ｃｒ（ＶＩ）的吸附容量提高。經Ｍｎ進一步改性后，會形成大量的Ｍｎ≡Ｃ—ＯＨ結合體，該結合體能進一步提高Ｃｒ（ＶＩ）的去除率［７－８］。由于Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ對Ｃｒ（ＶＩ）具有較高的去除能力，所以對其處理Ｃｒ（ＶＩ）的工藝條件進行研究。
２．２Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ的投加量對Ｃｒ（ＶＩ）吸附效果的影響
在廢水初始ｐＨ值６、吸附反應時間９０ｍｉｎ、吸附反應溫度２５℃的條件下，研究了ＭｎＨＡＣ的投加量對Ｃｒ（ＶＩ）去除率的影響，結果如圖２所示。由圖２可知：當Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ的投加量小于０．３ｇ時，隨著Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ投加量的增加，Ｃｒ（ＶＩ）的去除率逐漸增大；當Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ的投加量大于０．３ｇ之后，Ｃｒ（ＶＩ）的去除率無顯著變化。這表明適量的Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ能夠為吸附反應提供足夠多的活性位點，使得Ｃｒ（ＶＩ）的去除率達到較大值。
２.３廢水初始ｐＨ值對Ｃｒ（ＶＩ）吸附效果的影響
在Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ的投加量０．３ｇ、吸附反應時間９０ｍｉｎ、吸附反應溫度２５℃的條件下，研究了廢水初始ｐＨ值對Ｃｒ（ＶＩ）去除率的影響，結果如圖３所示。由圖３可知：廢水初始ｐＨ值對Ｃｒ（ＶＩ）的去除率影響顯著。隨著廢水初始ｐＨ值的增加，Ｃｒ（ＶＩ）的去除率呈現出先增大后減小的趨勢。當廢水初始ｐＨ值為６時，Ｃｒ（ＶＩ）的去除率最高。這主要與Ｃｒ（ＶＩ）在廢水中的存在形式及Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ的表面電荷有關。
２．４吸附反應溫度對Ｃｒ（ＶＩ）吸附效果的影響
在Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ的投加量０．３ｇ、廢水初始ｐＨ值６、吸附反應時間９０ｍｉｎ的條件下，研究了吸附反應溫度對Ｃｒ（ＶＩ）去除率的影響，結果如圖４所示。由圖４可知：隨著吸附反應溫度的升高，Ｃｒ（ＶＩ）的去除率逐漸降低。這是由于該吸附過程屬于放熱反應，所以降低吸附反應溫度能夠促進反應的進行。該吸附反應表現為物理吸附的特性。
２．５正交試驗結果分析
２．５．１正交試驗因素及水平
選取Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ的投加量（Ａ）、吸附反應溫度（Ｂ）和廢水初始ｐＨ值（Ｃ）作為正交試驗的３個因素，進行３因素５水平的正交試驗。因素水平如表１所示。
２．５．２正交試驗結果
正交試驗結果表明：極差大小依次為Ｃ＞Ｂ＞Ａ，即３個因素對Ｃｒ（ＶＩ）去除率的影響程度依次為廢水初始ｐＨ值＞吸附反應溫度＞Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ的投加量。從均值結果看，該吸附反應的最佳工藝條件組合為Ａ３Ｂ１Ｃ３，即Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ０．３ｇ、吸附反應溫度
２５℃、廢水初始ｐＨ值６。這與單因素試驗的分析結果相一致。
３結語
采用硫酸和硝酸錳溶液制備了改性活性炭Ｈ－ＡＣ和Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ，并探討了不同活性炭吸附劑對廢水中Ｃｒ（ＶＩ）去除率的影響。結果表明：與活性炭相比，Ｈ－ＡＣ和Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ對Ｃｒ（ＶＩ）的吸附能力得到了顯著的提高；其中Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ對Ｃｒ（ＶＩ）的吸附效果最好。通過正交試驗，得到了不同因素對Ｃｒ（ＶＩ）去除率的影響程度依次為廢水初始ｐＨ值＞吸附反應溫度＞Ｍｎ－Ｈ－ＡＣ的投加量。
