活性炭從液體中吸附汞

　　汞(gong)(gong)是(shi)環境中*有(you)毒(du)的(de)(de)(de)(de)金屬之(zhi)一(yi)(yi)。活性炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)技(ji)術已經存在于(yu)(yu)汞(gong)(gong)減(jian)排(pai)技(ji)術中。活性炭(tan)是(shi)一(yi)(yi)種通用吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)，被認為是(shi)去(qu)除水中汞(gong)(gong)的(de)(de)(de)(de)非常有(you)效的(de)(de)(de)(de)替代方(fang)法。除其他因素外，固(gu)體(ti)表面(mian)(mian)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)污染物(wu)的(de)(de)(de)(de)有(you)效性還取(qu)決于(yu)(yu)溶劑(ji)中污染物(wu)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學電荷和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)系統pH吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)凈(jing)電荷。木質活性炭(tan)一(yi)(yi)般用作這項工作的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)。硫(liu)酸浸漬和(he)二硫(liu)化(hua)(hua)(hua)碳兩次硫(liu)化(hua)(hua)(hua)，以提高(gao)汞(gong)(gong)捕獲(huo)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能力(li)。不同(tong)的(de)(de)(de)(de)溫度和(he)溶液pH分批吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)試驗(yan)值下(xia)。討(tao)論了表面(mian)(mian)化(hua)(hua)(hua)學和(he)操作條件對(dui)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能力(li)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。

　　但(dan)汞(gong)(gong)(gong)是(shi)一種(zhong)重要而(er)有用(yong)的(de)工(gong)業(ye)(ye)材料。汞(gong)(gong)(gong)和(he)(he)(he)汞(gong)(gong)(gong)化合物(wu)(wu)長期(qi)以來一直(zhi)被用(yong)作(zuo)油(you)墨(辰砂，紅(hong)硫(liu)化物(wu)(wu))中(zhong)的(de)顏料，作(zuo)為早期(qi)冶金(鍍(du)金銅)和(he)(he)(he)儀器(qi)儀表(biao)(溫(wen)度計(ji)，氣壓計(ji))和(he)(he)(he)許多(duo)行業(ye)(ye)(從(cong)(cong)其礦石中(zhong)回收黃金)通過電解鹽水等制(zhi)造氯和(he)(he)(he)氫氧化鈉)，或存在于它們(men)的(de)廢(fei)水中(zhong)。汞(gong)(gong)(gong)一旦進(jin)入(ru)食物(wu)(wu)鏈，這種(zhong)元素就會在人類和(he)(he)(he)動(dong)物(wu)(wu)中(zhong)積累，對健康產生許多(duo)不利影(ying)響。為了防止汞(gong)(gong)(gong)毒性(xing)(xing)引(yin)起(qi)的(de)問題，提出(chu)了離子(zi)交換(huan)、吸附(fu)、硫(liu)化物(wu)(wu)沉(chen)淀(dian)、電沉(chen)積、溶劑提取和(he)(he)(he)膜工(gong)藝等幾(ji)種(zhong)技術(shu)。活性(xing)(xing)炭(tan)吸附(fu)被認為是(shi)從(cong)(cong)水中(zhong)去除痕量金屬的(de)可(ke)用(yong)技術(shu)替代(dai)品的(de)經(jing)濟可(ke)行性(xing)(xing)。活性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)一種(zhong)可(ke)從(cong)(cong)包括工(gong)業(ye)(ye)活動(dong)廢(fei)物(wu)(wu)在內的(de)各種(zhong)原。活性(xing)(xing)炭(tan)發現了從(cong)(cong)水中(zhong)去除汞(gong)(gong)(gong)的(de)非(fei)常有效的(de)替代(dai)品。

　　由(you)于(yu)(yu)溶質(zhi)(zhi)和(he)溶劑(ji)都(dou)是(shi)(shi)固體表面(mian)的(de)(de)(de)(de)競爭，因此在液相中(zhong)吸附(fu)(fu)(fu)是(shi)(shi)一(yi)種復雜的(de)(de)(de)(de)現象。簡而言之，溶質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)(fu)取決于(yu)(yu)活性(xing)炭(tan)吸附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)分(fen)子大小和(he)化學性(xing)質(zhi)(zhi)，以(yi)及其(qi)(qi)表面(mian)化學性(xing)質(zhi)(zhi)。根據溶液的(de)(de)(de)(de)組(zu)成和(he)pH值，其(qi)(qi)可(ke)以(yi)是(shi)(shi)正的(de)(de)(de)(de)，負的(de)(de)(de)(de)或中(zhong)性(xing)的(de)(de)(de)(de)。由(you)于(yu)(yu)優先吸附(fu)(fu)(fu)物種的(de)(de)(de)(de)類型和(he)吸附(fu)(fu)(fu)程度(du)可(ke)能(neng)取決于(yu)(yu)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)離子狀態(tai)，這取決于(yu)(yu)溶液pH值。若流出(chu)物pH值不能(neng)改變(bian)（例(li)如，當必須(xu)檢(jian)測到(dao)大量液體或環境(jing)問題時），適當的(de)(de)(de)(de)活性(xing)炭(tan)表面(mian)改性(xing)可(ke)以(yi)提高(gao)污染物的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)(fu)能(neng)力。在其(qi)(qi)他情況下，溶液可(ke)以(yi)改變(bian)pH改善吸附(fu)(fu)(fu)。

　　在過去的幾年(nian)里，為了(le)提高活性炭(tan)從水介質中(zhong)去除汞的吸(xi)附能力，表面改(gai)性活性炭(tan)的開發(fa)受到了(le)廣泛的關注。據報道，硫作為一種有利于汞吸(xi)附的元(yuan)素，因(yin)此硫的表面處理應該(gai)能夠(gou)改(gai)善(shan)汞的吸(xi)附。

　　今天，金峰介紹了三(san)種活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)作為液相(xiang)中汞吸附(fu)(fu)劑(ji)的比較研究。**種吸附(fu)(fu)劑(ji)是(shi)通過(guo)水(shui)蒸氣物(wu)理(li)活(huo)化炭(tan)(tan)化，第(di)二(er)種是(shi)硫酸(suan)和二(er)硫化碳，以便將(jiang)硫作為雜原子引入(ru)吸附(fu)(fu)劑(ji)表面，第(di)三(san)種是(shi)普通活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。所有活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)分批(pi)吸附(fu)(fu)和測(ce)量汞，并使用(yong)吸附(fu)(fu)等溫(wen)線來比較其性(xing)能。

　　如圖所示，為了獲得與零電荷相對應的(de)吸附劑點pH質量滴定的(de)結(jie)(jie)果在值(zhi)下(xia)。本(ben)表總結(jie)(jie)了所研究吸附劑的(de)酸堿表面基團和pH PZC的(de)結(jie)(jie)果。

　　酸(suan)堿表(biao)面(mian)基團的(de)分析表(biao)明 與(yu)改性(xing)固體(ti)的(de)結構性(xing)質相比(bi)，使用H 2 SO 4.與(yu)活(huo)性(xing)炭吸附劑相比(bi)，硫化處理(li)增加了兩(liang)個(ge)位點(dian)的(de)數量和(he)表(biao)面(mian)化學(xue)(xue)變(bian)(bian)化。（酸(suan)基：堿基）比(bi)表(biao)示硫化處理(li)引起的(de)表(biao)面(mian)化學(xue)(xue)變(bian)(bian)化。

　　與活性炭(tan)吸附(fu)劑相比(bi)，在(zai)AC-CS 2吸附(fu)劑觀察到表面基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)數(shu)量(liang)和(he)(he)(he)類(lei)型更重(zhong)要的(de)變化(hua)，這(zhe)不僅是(shi)因為硫(liu)化(hua)吸附(fu)劑的(de)結構變化(hua)，而且與表面化(hua)學變化(hua)有關，基(ji)(ji)(ji)本(ben)上通過酸(suan)堿基(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)數(shu)量(liang)和(he)(he)(he)（酸(suan)基(ji)(ji)(ji)團(tuan)：堿基(ji)(ji)(ji)團(tuan)）的(de)比(bi)例，基(ji)(ji)(ji)本(ben)上不同于未處(chu)(chu)理(li)的(de)吸附(fu)劑。對應硫(liu)化(hua)活性炭(tan)pH PZ0值和(he)(he)(he)未處(chu)(chu)理(li)固(gu)(gu)體(ti)pH PZ0 三種固(gu)(gu)體(ti)和(he)(he)(he)溶液的(de)預測(ce)值明顯(xian)不同。pH不同的(de)行為。

　　在固定(ding)pH在溫度下對(dui)(dui)活性炭吸(xi)附(fu)數(shu)據的(de)分(fen)析表(biao)(biao)明，*高吸(xi)附(fu)能力對(dui)(dui)應(ying)于AC-H 2 SO 4 吸(xi)附(fu)劑(k Freundlich參數(shu)的(de)*高值)主要是(shi)由于硫酸引起的(de)固體結構性質(zhi)的(de)變化。與活性炭吸(xi)附(fu)劑相比，硫化處理產生了輕微的(de)表(biao)(biao)面化學變化。

　　使用二硫(liu)化(hua)碳作(zuo)為(wei)硫(liu)化(hua)劑(與(yu)AC和(he)AC-H 2 SO 4 與(yu)吸附(fu)劑對應(ying)的相(xiang)比，不同的1 / n Freundlich參數)產生了更重要的表(biao)(biao)面化(hua)學變化(hua)。改性(xing)固體(ti)的汞吸附(fu)能力高(gao)于(yu)未(wei)經處理的吸附(fu)劑。這些(xie)結果與(yu)相(xiang)應(ying)的表(biao)(biao)面酸和(he)堿(jian)基團相(xiang)一(yi)致(zhi)。

　　活性炭汞溶(rong)液吸附(fu)研究結果

　　活(huo)性炭(tan)(tan)是(shi)從水溶(rong)液中(zhong)吸(xi)附(fu)汞的(de)優良吸(xi)附(fu)劑(ji)，通(tong)過表(biao)(biao)面化學改(gai)性可以(yi)提高(gao)其吸(xi)附(fu)效率。吸(xi)附(fu)劑(ji)容量的(de)提高(gao)不僅取(qu)決于(yu)表(biao)(biao)面改(gai)性，還取(qu)決于(yu)溶(rong)液中(zhong)溶(rong)質的(de)電荷。這兩個(ge)因(yin)素取(qu)決于(yu)溶(rong)液pH值。活(huo)性炭(tan)(tan)表(biao)(biao)面硫(liu)化處理在零充(chong)電點、固體紋理性質（基(ji)本比表(biao)(biao)面和孔徑分布）以(yi)及酸堿表(biao)(biao)面基(ji)團的(de)數量生(sheng)重要變化。

　　從以上(shang)因素的(de)(de)(de)分析可以解釋活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)吸附(fu)能(neng)(neng)力和(he)溶(rong)液pH依(yi)賴關系。溫(wen)度對(dui)所(suo)研究固(gu)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)吸附(fu)性(xing)(xing)能(neng)(neng)沒有顯著(zhu)影響(xiang)。觀察到隨溫(wen)度的(de)(de)(de)吸附(fu)容量(liang)的(de)(de)(de)輕微增加。這種行為是由于當溶(rong)質(zhi)分子(zi)(zi)將(jiang)溶(rong)劑(ji)分子(zi)(zi)取代到固(gu)體(ti)(ti)表(biao)面(mian)時(shi)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)變化。　*后(hou)得出結論，硫酸(suan)表(biao)面(mian)處理(li)對(dui)活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)多孔結構和(he)表(biao)面(mian)化學性(xing)(xing)質(zhi)有重(zhong)要(yao)變化，達(da)到*高吸附(fu)水平(ping)。二硫化碳(tan)的(de)(de)(de)硫化處理(li)也在固(gu)體(ti)(ti)、編(bian)織(zhi)性(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)化學性(xing)(xing)質(zhi)等方面(mian)發生了重(zhong)要(yao)變化。在這種情況下，由汞吸附(fu)的(de)(de)(de)有利表(biao)面(mian)化學物質(zhi)平(ping)衡(heng)減少了表(biao)面(mian)積(ji)和(he)孔體(ti)(ti)積(ji)，使活(huo)性(xing)(xing)炭優(you)于未經(jing)處理(li)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭。