活性炭吸附廢水中的新污染物(wu)

　　我們研究了(le)許多由生物(wu)質(zhi)制成(cheng)的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)作為水中(zhong)新興(xing)污(wu)染物(wu)的(de)吸(xi)附劑的(de)應(ying)用。本(ben)研究首先確定了(le)水流中(zhong)常見的(de)不(bu)同(tong)類型的(de)新興(xing)污(wu)染物(wu)，描述了(le)合成(cheng)活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)生物(wu)質(zhi)來源，并描述了(le)吸(xi)附劑的(de)特性(xing)(xing)。

　　新出現的污染物

　　由于(yu)我們社(she)會新(xin)(xin)的(de)(de)(de)消費習慣和新(xin)(xin)技術的(de)(de)(de)發(fa)展，新(xin)(xin)興污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)是在(zai)低濃(nong)度廢水中(zhong)發(fa)現的(de)(de)(de)化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)。這(zhe)些化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)排(pai)(pai)放(fang)(fang)限制合(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)危害性，這(zhe)些化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)排(pai)(pai)放(fang)(fang)限制不(bu)完(wan)善，導致環境污(wu)(wu)染。化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)被視(shi)為新(xin)(xin)興污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)，包括許多不(bu)同的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)(wu)質，如個(ge)人(ren)護理(li)(li)產品(pin)(PPCPs)，食品(pin)添(tian)加劑、增塑劑和殺蟲劑。一(yi)些污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)低濃(nong)度通常是ng·L -1至μg·L -在(zai)1的(de)(de)(de)范圍內，由于(yu)一(yi)般水處理(li)(li)廠沒有(you)(you)設計(ji)用于(yu)處理(li)(li)如此(ci)低濃(nong)度的(de)(de)(de)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)，因此(ci)很(hen)難(nan)在(zai)常規(gui)水處理(li)(li)廠進行檢測(ce)和清除。這(zhe)種新(xin)(xin)型(xing)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)只有(you)(you)通過開(kai)發(fa)和更多可(ke)用的(de)(de)(de)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)、更準確的(de)(de)(de)分析技術，如液相色譜和質譜，才能檢測(ce)出來。對于(yu)未來廢水中(zhong)這(zhe)些化(hua)合(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)允(yun)許濃(nong)度和嚴格的(de)(de)(de)排(pai)(pai)放(fang)(fang)指(zhi)標，有(you)(you)必要對新(xin)(xin)興污(wu)(wu)染物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)去除進行研究。

　　生(sheng)物質原料制(zhi)成活性炭(tan)

　　碳(tan)水化(hua)合物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、脂質(zhi)和(he)(he)蛋白質(zhi)等生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)可(ke)(ke)(ke)以轉化(hua)為不同(tong)產(chan)品的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)燃料(liao)和(he)(he)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)煉制(zhi)概念。生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)涵(han)蓋所有形(xing)式(shi)的(de)(de)(de)有機物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，包括生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)形(xing)式(shi)的(de)(de)(de)植物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)動(dong)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。可(ke)(ke)(ke)分為兩(liang)種廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)或(huo)特殊(shu)能源作物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)包括農業和(he)(he)森林殘(can)留物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、城(cheng)市固(gu)體廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、食品加(jia)工廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)動(dong)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)糞便。作為一種重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)能源，從(cong)這些廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)獲(huo)得的(de)(de)(de)價值(zhi)不容忽視。如(ru)果(guo)有效利用，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)可(ke)(ke)(ke)用作合成高價值(zhi)固(gu)體產(chan)品和(he)(he)/或(huo)化(hua)學品的(de)(de)(de)原(yuan)料(liao)，減少(shao)不可(ke)(ke)(ke)再生(sheng)(sheng)(sheng)化(hua)石燃料(liao)來源的(de)(de)(de)能耗。此(ci)外，使用固(gu)體廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)還可(ke)(ke)(ke)以節省垃圾填埋空間，提高生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)資源的(de)(de)(de)價值(zhi)。圖(tu)1中(zhong)總結了(le)不同(tong)類型(xing)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)原(yuan)料(liao)，并在下面簡要(yao)描(miao)述。

　　不同(tong)類(lei)型的(de)生物(wu)質原(yuan)料。

　　生產活性炭的(de)方法

　　一般(ban)來說，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)劑可以由(you)任何具有高比(bi)例碳的(de)(de)前(qian)體制(zhi)(zhi)成。因此，生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質材料是(shi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)劑的(de)(de)理(li)想前(qian)體。在(zai)這項研究中，生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質在(zai)熱處(chu)理(li)后(hou)得到生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)，生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)在(zai)活(huo)(huo)化(hua)步驟(zou)后(hou)得到活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。橄欖核等常見的(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質材料。圖2顯示(shi)了(le)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)制(zhi)(zhi)造方法。生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)通常在(zai)碳化(hua)時制(zhi)(zhi)備(bei)，而活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)需(xu)要使用物(wu)(wu)(wu)理(li)和(he)化(hua)學(xue)活(huo)(huo)化(hua)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)更加(jia)發達的(de)(de)孔隙。合成活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)孔隙率、表(biao)面化(hua)學(xue)和(he)產(chan)量(liang)高度(du)依賴(lai)于合成中使用的(de)(de)初始生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質組成和(he)操作(zuo)條件。

　　生物(wu)質活性(xing)炭制造(zao)。

　　新(xin)興物(wu)污染物(wu)在生(sheng)物(wu)質制成的(de)活性(xing)炭上(shang)吸附

　　由于水凈化(hua)(hua)中(zhong)特別關(guan)注新污染物的(de)(de)(de)去(qu)除，表1總結了活性炭(tan)(tan)作為(wei)吸附劑（包括(kuo)生物質(zhi)前體和活化(hua)(hua)劑）的(de)(de)(de)一些特征參(can)數(shu)，以及活性炭(tan)(tan)吸附研究中(zhong)使用的(de)(de)(de)溫度pH以及吸附能力，數(shu)據可以從(cong)以前研究過的(de)(de)(de)項目中(zhong)獲得(de)。

　　由于(yu)(yu)這些(xie)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)的(de)(de)多樣性(xing)(xing)、污(wu)染物分子的(de)(de)化學性(xing)(xing)質和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)條件，很(hen)難建立活(huo)性(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)新興污(wu)染物的(de)(de)一(yi)般(ban)關(guan)系。然而，通常(chang)認為吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)是通過有時(shi)可(ke)(ke)以(yi)同時(shi)發(fa)生的(de)(de)不(bu)同機(ji)制進(jin)行的(de)(de)，包括：（1）活(huo)性(xing)(xing)炭石墨烯(xi)層π電(dian)(dian)子和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)物的(de)(de)芳環(huan)(huan)π電(dian)(dian)子之間的(de)(de)分散和(he)相互作(zuo)用(yong)(yong)；（2）供體(ti)-受(shou)(shou)體(ti)的(de)(de)相互作(zuo)用(yong)(yong)涉及(ji)氧(yang)表面基團（如基礎）和(he)受(shou)(shou)體(ti)有機(ji)污(wu)染物的(de)(de)芳香環(huan)(huan)；（3）吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)-吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)靜(jing)電(dian)(dian)相互作(zuo)用(yong)(yong)和(he)氫鍵。一(yi)般(ban)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)機(ji)制雖然難以(yi)建立，但可(ke)(ke)以(yi)假(jia)設一(yi)些(xie)一(yi)般(ban)陳述(shu)：(a)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)機(ji)理復(fu)雜，涉及(ji)靜(jing)電(dian)(dian)與吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)-吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)分散相互作(zuo)用(yong)(yong)；(b)該(gai)過程由許多不(bu)同的(de)(de)因素(su)決定，包括吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)溶(rong)解度(du)、吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)疏(shu)水性(xing)(xing)π-π相互作(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)強度(du)；(c)π-π相互作(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)強度(du)取決于(yu)(yu)活(huo)性(xing)(xing)炭芳環(huan)(huan)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)特性(xing)(xing)和(he)官能，后者可(ke)(ke)通過不(bu)同類型的(de)(de)處理進(jin)行改(gai)性(xing)(xing);(d)溶(rong)液的(de)(de)pH由于(yu)(yu)影響活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)表面電(dian)(dian)荷和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)物的(de)(de)電(dian)(dian)離和(he)形(xing)態，因此(ci)值(zhi)在(zai)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)機(ji)理中(zhong)起著至關(guan)重要的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)。。

　　以(yi)生物(wu)質廢物(wu)為合成活性炭原(yuan)料的(de)優(you)點，即：(i)廢物(wu)重(zhong)新評估；(ii)*終碳的(de)成本較低，因為前體可以(yi)以(yi)低成本或非成本廣(guang)泛獲得(de)；(iii)碳來自可再生資源；(iv)碳燃燒不會增加大氣中的(de)生物(wu)質來源CO2積(ji)累。

　　水(shui)中(zhong)的(de)新興污染物很可(ke)能成為(wei)未來幾(ji)年(nian)的(de)問題。因此，尋(xun)求新技(ji)術(shu)(shu)(shu)或開發現(xian)有(you)技(ji)術(shu)(shu)(shu)對(dui)確保安全(quan)和持續供(gong)水(shui)至關重要。此外，由于資源(yuan)和能源(yuan)短缺，這(zhe)些過(guo)程和技(ji)術(shu)(shu)(shu)必須具有(you)經(jing)濟和環(huan)境(jing)可(ke)持續性。在此背景下，目(mu)前的(de)綜(zong)述強調，生物質廢物作為(wei)活性炭(tan)制造的(de)前體材料，對(dui)新興污染的(de)吸附(fu)潛力(li)很大。但(dan)主要研究的(de)目(mu)的(de)是更多地應用活性炭(tan)。