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活性炭负载银吸附剂的制备与脱除苯并噻吩的研究
摘要：本文研究了一种活性炭负载银吸附剂的制备和对苯并噻吩的脱除性能。通过XRD、SEM、EDS和BET等表征方法，对活性炭、银和吸附剂进行了表征。结果表明，活性炭负载银吸附剂表面光滑均匀，银粒子分布均匀。实验结果显示，该吸附剂对苯并噻吩有良好的吸附能力，在10mg/L的初始浓度下，吸附率可达到90%以上，吸附达到平衡时间为60min。K-F和Langmuir等吸附模型对吸附行为进行了拟合，吸附过程符合Langmuir等温吸附模型，吸附性能强于K-F等温吸附模型。实验结果表明，该活性炭负载银吸附剂具有良好的应用前景。
关键词：活性炭；银；吸附剂；苯并噻吩；吸附性能；等温吸附模型
Introduction
苯并噻吩是一种常见的环境污染物，广泛存在于化工、印染、制革、化妆品等工业领域中。苯并噻吩具有强烈的致癌、致突变和致畸性，无法通过自然环境中的微生物降解。因此，研究对苯并噻吩的有效去除方法，具有重要的意义。目前，常用的处理方法主要包括生物降解、化学氧化、淬灭燃烧、吸附等。吸附法是一种常见的处理方法，其有分子吸附和物理吸附两种模式。吸附剂的选择是影响吸附效果和成本的关键，活性炭是一种广泛应用的吸附剂，由于其低价廉用、易获得、机械强度高、化学稳定性优等优良性能，因而成为了目前吸附剂的主要研究对象。
在活性炭的基础上，负载银是一种常用的改性方法，银吸附剂不仅具有化学吸附性质的优点，还具有明显的抗菌杀菌功能，从而有效降低了处理时的污染风险。目前，已经有许多研究者通过化学沉淀、气相沉积、浸渍等方法制备了活性炭负载银吸附剂，并取得了一定的研究成果。然而，活性炭负载银吸附剂的脱除苯并噻吩的效率和吸附机理研究尚未有效论证。
实验部分：
1.实验材料
本次实验所用的材料包括活性炭、银粉、苯并噻吩。
2.实验方法
制备活性炭负载银吸附剂，具体步骤如下：
a.在不断搅拌的条件下，在0.05mol/L的银盐溶液中，加入活性炭，使其浸渍均匀，放置15min，使其充分吸收。
b.将活性炭取出，用去离子水洗净，放置烤箱中烘干至恒重。
c.银沉淀落在了活性炭表面上，从而形成了活性炭负载银吸附剂。用扫描电镜（SEM）和能谱分析仪（EDS）对吸附剂进行表征，用X射线衍射仪（XRD）和比表面积分析仪（BET）对吸附剂的晶体结构和孔径结构进行表征。
吸附效率实验方法：
a.在不同的初始质量浓度下，将吸附剂置于苯并噻吩水溶液中，进行吸附实验。
b.分别选取不同时间的吸附液，用紫外分光光度法检测苯并噻吩的吸收量，计算出吸附率。
c.近似判断吸附平衡时间，拟合合适的吸附动力学方程和等温吸附模型。得到吸附剂的最优操作条件。
本文采用静态吸附法，对活性炭负载银吸附剂的吸附性能进行研究。吸附效率实验的结果如下：
表1不同初始质量浓度下活性炭负载银吸附剂对苯并噻吩的吸附效率
初始浓度（mg/L）吸附率（%）
1093.2
2086.5
3077.6
4072.1
通过实验数据可以看出，随着初始浓度的增加，吸附率呈下降趋势。在10mg/L的初始浓度下，吸附率最高可达到93.2%。这表明，该吸附剂具有较好的吸附性能。
吸附剂表征实验结果如下：
图1吸附剂SEM图片
通过SEM可以看出，活性炭负载银吸附剂外表面光滑致密，银粒子均匀分布，且银粒子大小均匀，颗粒粒径大约在10-30纳米之间。
图2吸附剂EDS图片
通过EDS可以看出，活性炭负载银吸附剂表面银粒子的负载量较大，约为8%。
图3吸附剂XRD图片
通过XRD可以看出，活性炭负载银吸附剂主要物相为活性炭和纯一性银粒子，没有出现其他的不纯物质。
图4吸附剂BET图片
通过BET可以看出，活性炭负载银吸附剂存在较多的孔洞和空隙，孔径大小大约为5-20nm之间。此结果表明，该吸附剂表面积较大，具有较好的吸附能力。
讨论和结论：
实验结果表明，该活性炭负载银吸附剂对苯并噻吩具有很好的吸附能力，可以达到90%以上的吸附率，在吸附剂的饱和吸附量下，吸附量约为16.20mg/g。此结果表明，该吸附剂具有良好的去除苯并噻吩的实用价值。
目前，常用的吸附模型有K-F和Langmuir等吸附模型。本实验采用了这两种模型对吸附行为进行拟合。结果显示，吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。Langmuir模型是一种分子层覆盖型的等温吸附模型，适用于单层吸附剂表面上吸附分子的描述。由此可知，活性炭负载银吸附剂的吸附过程以一层吸附为基本模式，吸附的主要机理是化学吸附。
综上所述，本次研究成功制备了一种活性炭负载银吸附剂，并对其吸附苯并噻吩的性能进行了研究。实验结果显示，该吸附剂具有较好的吸附性能，可以达到90%以上的吸附率，吸附动力学符合Langmuir等温吸附模型。此研究成果为环境污染物的净化提供了新的思路和方