重金属废水来源于一系列工业生产活动中,一旦进入食物链被人体摄入将造成严重的毒害作用,目前国内外已经开展了大量关于处理含重金属废水的研究。活性炭作为效果显著的吸附材料而被广泛运用于重金属废水的处理之中。然而,采用煤炭等不可再生资源制备活性炭使其成本很高。如今采用来源广泛、再生性强的农林废弃物制备活性炭受到不少学者的关注。光合竹如今作为大量处置固废物用途的一种植物,在我国南、北方均有大量种植且生长速度快,产草量极高,收割后浪费现象较严重。目前有关以光合竹为原料制备活性炭并进行重金属废水处理的研究尚未见报道,其对光合竹废弃物的资源化利用提供了新的途径,同时对此种吸附材料的吸附效果研究有一定的前景和意义。本文以光合竹为原料,采用KOH/NaOH混合活化剂制备吸附材料活性炭。以碘和亚甲基蓝吸附值以及比表面积为评价指标,采用单因素实验方法考察了活化时间、碱炭比、活化温度、KOH/NaOH配比以及炭化温度因素对光合竹活性炭吸附性能的影响。通过表面积测定、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和贝姆滴定法以及扫描电镜(SEM)对吸附材料活性炭进行了表征,对活性炭化学表面含氧官能团进行定性分析,研究了光合竹活性炭物理化学性质;结合吸附动力学考察了吸附时间、活性炭投加量、PH和反应温度等因素对吸附Cd(Ⅱ)效果的影响,主要研究结论如下:(1)以光合竹为活性炭原料,首先通过对KOH、NaOH、KOH/NaOH三种活化剂制备进行研究比较,以亚甲基蓝和碘吸附值为指标,结合比表面积最终确定KOH/NaOH为制备光合竹活性炭的最佳活化剂;单因素实验确定最佳制备工艺条件:炭化温度400℃条件下炭化30min,碱炭比为3:2,KOH与NaOH配比为3:1,浸渍时间为5 h,活化时间60min,活化温度650℃。最佳制备条件下的活性炭亚甲基蓝吸附值202.5mg/g、碘吸附值为1255.5 mg/g。(2)通过BET与Langmuir比表面测试,根据N2吸附-脱附等温线,得BJH介孔分析和T图微孔分析。研究表明,最优条件下所制光合竹活性炭比表面积为2343.9m2/g,吸附平均孔径1.787nm,总孔体积0.902cm~3/g,微孔孔容0.7971cm~3/g,大孔径比例4.97%,介孔径比例59.64%,微孔比例35.39%。且当KOH与NaOH配比在3:1时能产生较多的微孔、较大的微孔孔容以及适量的介孔,能显著提升吸附性能。采用电镜扫描对活性炭表面进行扫描观察;XRD射线衍射分析表明光合竹活性炭是以石墨微晶为基础的无定形炭材料。采用贝姆滴定法,结合傅里叶红外光谱(FTIR)对活性炭表面化学含氧官能团进行定性与定量分析,结果表明KOH/NaOH复合活化后增多了活性炭表面含氧碱性基团数量特别是羟基官能团含量。(3)利用光合竹活性炭处理含镉废水。最佳工艺条件下制备的活性炭对浓度分别为20mg/L、50mg/L、100mg/L的含Cd(Ⅱ)重金属废水处理并进行对比,主要考察吸附时间、活性炭投加量、PH和反应温度等因素对吸附镉效果的影响。研究结果发现随着镉溶液浓度增加,活性炭投加量增加,单位质量活性炭吸附量的增长逐趋缓慢;吸附平衡时间30min为宜,常温(25℃)和PH值为7均有利于光合竹活性炭对镉废水的吸附,去除率最佳达到99%左右。分别用一级动力学方程和二级动力学方程模型进行拟合,结果表明准二级动力学模型能很好拟合吸附平衡数据,模型相关系数达到0.999以上。实验研究发现在Cd(Ⅱ)浓度10-150mg/L范围内Langmuir比Freundlich吸附等温式具有更好的拟合平衡数据,为单分子层吸附,对镉离子最大吸附量q_m为25.575mg/g。