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活性炭对铬的吸附作用


  铬是广泛存在于自然界的一种元素。铬对人体危害主要来源是含铬矿石的加工、重金属表面处理,皮革鞣质、印刷、耐火材料、化工等行业;治理铬一般采用活性炭,利用活性炭的吸附性能吸附铬,下面来了解活性炭对铬的吸附作用。

  一、铬的机理
  铬中毒大都由六价铬引起。由于侵入途径不同,临床表现也不一样。六价铬的毒性比三价铬大100倍,它可使血红蛋白转变为高铁血红蛋白;并可干扰体内的氧化、还原和水解过程。常接触大剂量六价铬会引起接触部位的溃疡或造成不良反应。摄入过量的六价铬会引起肾脏和肝脏受损、恶心、胃肠道刺激、胃溃疡、痉挛甚至死亡。

  二、铬对人体的毒害作用
  (1)铬对皮肤的损伤:铬化合物并不损伤完整皮肤,但当皮肤擦伤而接触铬化合物时即可发生伤害作用。铬性皮肤溃疡的发病率是较高的,主要由接触时间长短、皮肤的过敏性以及个人的卫生习惯有关。
  (2)对呼吸道的损伤:铬化合物对呼吸道的损害主要表现为鼻中隔溃疡、穿孔及呼吸系统瘤症。鼻中隔溃疡、穿孔发病率取决于接触程度,接触机会愈多发病愈高。
  (3)对眼的损伤:铬化合物对眼的损主要表现为眼皮及角膜,接触铬化合物可引起、刺激及溃疡,症状为眼球结膜充充血,有异物感流部痛、并导致视力下降,严重时角膜上皮脱落。
  (4)对胃肠道的损伤:食入六价铬化合物可引起口黏膜增厚,反胃呕吐,有时带血,剧烈腹痛,肝肿大,并伴有头痛、头晕、烦燥不安、呼吸急促、脉速、口唇指甲青紫、肌肉空等症状,严重时使循环衰竭,失去知觉,甚至死亡。

  三、铬危害的防治措施
  对于铬,人应尽量避免直接接触。必须直接接触时,应穿戴防护服、防护靴、防护手套及围身。防护手套及防护靴应保持干燥清洁。有溶液飞溅处及疏通管道时应戴防护眼镜。当铬进入眼内应立即用大量流动的水冲洗,再用氯霉素眼药水(溅入碱性液时)或磺胺醋酰眼药水(溅入酸性液时)滴眼,并用抗菌素眼膏,每日三次。严重时应立即就医。当皮肤有擦伤时必须用水彻底冲洗,并贴上防护胶布,以防止伤口接触毒物。

  四、活性炭对铬的吸附作用
  活性炭是用以碳为主的物质作原料,如煤、木材、骨头、石油残渣等,经高温炭化和活化而成。炭化温度约为300~400℃,将原料热解成炭渣。活化温度920~ 960℃,通过水蒸气造成炭内部十分发达的孔隙,活性炭的细孔构造主要和活化方法及活化条件有关。
  活性炭的细孔大小不同,在吸附过程中所起的主要作用也就不同。对液相吸附来说。吸附质虽可被吸附在大孔表面,但由于活性炭大孔表面积所占比例较小,故对吸附量影响不大,它主要为吸附质的扩散提供通道,使吸附质通过此通道扩散到过渡孔和小孔中去,因此吸附质的扩散受大孔影响。
  活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面化学性质有关。活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+。由于活性炭表面有微弱的极性使其它极性溶质竞争活性炭表面的活性位置,导致非极性溶质吸附量的降低,而对水中某些金属离子交换吸附或络合反应,提高了活性炭对金属离子的吸附效果。

  综上可知,由于活性炭的特殊结构和特性,所以有极强的吸附力,活性炭对铬的吸附作用有以下几种情况:物理吸附:即由于活性炭有极为的微孔,利用活性炭表面微孔,使吸附质Cr2O72-通过大孔通道扩散到过渡孔和小孔中去,完成它的吸附过程。化学吸收作用:活性炭的化学吸收功能是在其制造、活化过程中形成的炭表面的羧基(-C00H)、 羟基(- 0H)、羰基(=C- 0)等含氧官能团,它们都具有静电吸附功能,能与Cr6+形成表面铬合物,完成化学吸附过程。

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