活性炭從液體中吸附汞

　　汞(gong)是環境中(zhong)*有毒的(de)(de)金屬之一(yi)。活(huo)性炭吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)技(ji)術已經存(cun)在于汞(gong)減排技(ji)術中(zhong)。活(huo)性炭是一(yi)種通用吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑，被認為(wei)是去(qu)除水(shui)中(zhong)汞(gong)的(de)(de)非(fei)常有效(xiao)的(de)(de)替代方法。除其他因素(su)外，固(gu)體表面吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)污染(ran)物的(de)(de)有效(xiao)性還取決于溶劑中(zhong)污染(ran)物的(de)(de)化學電荷和吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)系統pH吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑表面的(de)(de)凈(jing)電荷。木質活(huo)性炭一(yi)般用作(zuo)(zuo)這項工作(zuo)(zuo)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑。硫(liu)(liu)酸浸漬(zi)和二硫(liu)(liu)化碳(tan)兩(liang)次硫(liu)(liu)化，以提高(gao)汞(gong)捕獲的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)(neng)力。不同的(de)(de)溫度和溶液pH分批吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)試驗(yan)值下。討論了表面化學和操作(zuo)(zuo)條件對吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)(neng)力的(de)(de)影響。

　　但(dan)汞(gong)(gong)是一(yi)種(zhong)(zhong)重要而(er)有用(yong)的(de)工業材料(liao)。汞(gong)(gong)和汞(gong)(gong)化(hua)合(he)物(wu)(wu)長期(qi)以(yi)來一(yi)直被用(yong)作(zuo)油墨(辰砂，紅(hong)硫化(hua)物(wu)(wu))中的(de)顏料(liao)，作(zuo)為(wei)(wei)早期(qi)冶金(jin)(鍍金(jin)銅)和儀器儀表(溫(wen)度計，氣壓(ya)計)和許多行業(從其礦石中回(hui)收黃(huang)金(jin))通過電解鹽水(shui)等(deng)制造氯和氫(qing)氧化(hua)鈉)，或(huo)存在于它們的(de)廢(fei)水(shui)中。汞(gong)(gong)一(yi)旦(dan)進入食物(wu)(wu)鏈，這種(zhong)(zhong)元(yuan)素就會在人類和動物(wu)(wu)中積累(lei)，對(dui)健康產生許多不利影(ying)響。為(wei)(wei)了(le)防止汞(gong)(gong)毒性(xing)(xing)引起(qi)的(de)問(wen)題，提(ti)出了(le)離子交換、吸附、硫化(hua)物(wu)(wu)沉(chen)淀(dian)、電沉(chen)積、溶(rong)劑提(ti)取(qu)和膜(mo)工藝等(deng)幾種(zhong)(zhong)技術。活性(xing)(xing)炭(tan)吸附被認為(wei)(wei)是從水(shui)中去(qu)除痕量金(jin)屬的(de)可(ke)(ke)用(yong)技術替代(dai)品的(de)經濟可(ke)(ke)行性(xing)(xing)。活性(xing)(xing)炭(tan)是一(yi)種(zhong)(zhong)可(ke)(ke)從包括工業活動廢(fei)物(wu)(wu)在內(nei)的(de)各種(zhong)(zhong)原。活性(xing)(xing)炭(tan)發現(xian)了(le)從水(shui)中去(qu)除汞(gong)(gong)的(de)非(fei)常有效的(de)替代(dai)品。

　　由(you)于(yu)溶(rong)質(zhi)和(he)(he)溶(rong)劑都(dou)是(shi)(shi)固體(ti)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)競爭(zheng)，因(yin)此在液(ye)相中吸(xi)(xi)(xi)(xi)附是(shi)(shi)一種復雜(za)的(de)(de)(de)(de)現象。簡而言之，溶(rong)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附取(qu)(qu)(qu)決(jue)于(yu)活性(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)(xi)附劑的(de)(de)(de)(de)分(fen)子(zi)(zi)大(da)小和(he)(he)化(hua)學性(xing)質(zhi)，以(yi)及其表(biao)面(mian)(mian)化(hua)學性(xing)質(zhi)。根據溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)組成和(he)(he)pH值(zhi)，其可(ke)以(yi)是(shi)(shi)正的(de)(de)(de)(de)，負(fu)的(de)(de)(de)(de)或(huo)中性(xing)的(de)(de)(de)(de)。由(you)于(yu)優先(xian)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附物(wu)種的(de)(de)(de)(de)類(lei)型和(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附程度可(ke)能(neng)取(qu)(qu)(qu)決(jue)于(yu)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)離子(zi)(zi)狀態，這取(qu)(qu)(qu)決(jue)于(yu)溶(rong)液(ye)pH值(zhi)。若流出物(wu)pH值(zhi)不能(neng)改(gai)變(bian)（例如(ru)，當必(bi)須檢測到(dao)大(da)量液(ye)體(ti)或(huo)環境問題時(shi)），適當的(de)(de)(de)(de)活性(xing)炭表(biao)面(mian)(mian)改(gai)性(xing)可(ke)以(yi)提高(gao)污染物(wu)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附能(neng)力。在其他(ta)情況下，溶(rong)液(ye)可(ke)以(yi)改(gai)變(bian)pH改(gai)善吸(xi)(xi)(xi)(xi)附。

　　在過去的(de)(de)幾年里，為了提高活性(xing)炭從水(shui)介質中去除汞(gong)的(de)(de)吸(xi)附(fu)能力，表面改(gai)性(xing)活性(xing)炭的(de)(de)開發受到(dao)了廣泛的(de)(de)關注。據(ju)報道，硫作為一種有利(li)于汞(gong)吸(xi)附(fu)的(de)(de)元素，因(yin)此(ci)硫的(de)(de)表面處理應(ying)該能夠改(gai)善汞(gong)的(de)(de)吸(xi)附(fu)。

　　今(jin)天(tian)，金峰介紹了三(san)種活性(xing)(xing)炭作為(wei)液相中汞吸(xi)(xi)附劑的比較研究。**種吸(xi)(xi)附劑是(shi)通(tong)過水蒸氣物理活化(hua)炭化(hua)，第二種是(shi)硫(liu)酸和二硫(liu)化(hua)碳，以便(bian)將硫(liu)作為(wei)雜(za)原子引(yin)入吸(xi)(xi)附劑表(biao)面，第三(san)種是(shi)普通(tong)活性(xing)(xing)炭。所有活性(xing)(xing)炭分(fen)批吸(xi)(xi)附和測量汞，并使用吸(xi)(xi)附等溫線來比較其性(xing)(xing)能。

　　如圖所示，為了(le)獲得與(yu)零(ling)電荷相對(dui)應的(de)(de)吸附劑點(dian)pH質量滴定的(de)(de)結果在(zai)值下。本表(biao)總結了(le)所研究吸附劑的(de)(de)酸堿(jian)表(biao)面基團和pH PZC的(de)(de)結果。

　　酸(suan)堿(jian)表面(mian)基(ji)團的(de)分析表明(ming) 與改(gai)性固(gu)體(ti)的(de)結(jie)構性質相比(bi)，使用H 2 SO 4.與活性炭吸(xi)附(fu)劑(ji)相比(bi)，硫(liu)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理增(zeng)加了(le)兩個位點的(de)數(shu)量和表面(mian)化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)。（酸(suan)基(ji)：堿(jian)基(ji)）比(bi)表示(shi)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理引起的(de)表面(mian)化(hua)(hua)(hua)學變化(hua)(hua)(hua)。

　　與活性炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)相比，在AC-CS 2吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)觀察到(dao)表面基團的(de)(de)數(shu)量(liang)和(he)(he)類型更重要的(de)(de)變(bian)(bian)化，這不(bu)僅(jin)是因為(wei)硫化吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)的(de)(de)結(jie)構變(bian)(bian)化，而且與表面化學變(bian)(bian)化有關，基本上通過酸(suan)堿基團的(de)(de)數(shu)量(liang)和(he)(he)（酸(suan)基團：堿基團）的(de)(de)比例，基本上不(bu)同于(yu)未處理(li)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)。對(dui)應硫化活性炭(tan)pH PZ0值(zhi)和(he)(he)未處理(li)固體pH PZ0 三種固體和(he)(he)溶液(ye)的(de)(de)預(yu)測值(zhi)明顯不(bu)同。pH不(bu)同的(de)(de)行(xing)為(wei)。

　　在(zai)固(gu)定pH在(zai)溫度下對活性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)數(shu)據的(de)分析表明，*高吸(xi)附(fu)能力對應于AC-H 2 SO 4 吸(xi)附(fu)劑(ji)(k Freundlich參(can)數(shu)的(de)*高值)主要是由于硫(liu)酸引起的(de)固(gu)體結構性(xing)質的(de)變(bian)化(hua)。與活性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)劑(ji)相(xiang)比，硫(liu)化(hua)處理產生(sheng)了輕微的(de)表面化(hua)學(xue)變(bian)化(hua)。

　　使用(yong)二硫化碳作(zuo)為硫化劑(與AC和AC-H 2 SO 4 與吸(xi)附(fu)劑對(dui)應的(de)相比，不同(tong)的(de)1 / n Freundlich參數)產生(sheng)了更重要(yao)的(de)表面化學(xue)變(bian)化。改性固體的(de)汞吸(xi)附(fu)能力(li)高于未經處理的(de)吸(xi)附(fu)劑。這些結果與相應的(de)表面酸和堿(jian)基團相一(yi)致(zhi)。

　　活性(xing)炭汞溶液吸附(fu)研究結果

　　活性(xing)炭是(shi)從(cong)水溶(rong)液(ye)(ye)中吸附(fu)(fu)汞的優良吸附(fu)(fu)劑(ji)，通過表面(mian)化(hua)學(xue)改(gai)性(xing)可以(yi)提高其吸附(fu)(fu)效(xiao)率。吸附(fu)(fu)劑(ji)容量的提高不僅取決于(yu)(yu)表面(mian)改(gai)性(xing)，還取決于(yu)(yu)溶(rong)液(ye)(ye)中溶(rong)質(zhi)的電荷。這兩個因素取決于(yu)(yu)溶(rong)液(ye)(ye)pH值。活性(xing)炭表面(mian)硫化(hua)處理在零充電點、固體紋理性(xing)質(zhi)（基(ji)(ji)本(ben)比表面(mian)和孔徑分布）以(yi)及酸堿表面(mian)基(ji)(ji)團的數量生(sheng)重要變(bian)化(hua)。

　　從以上因素的分(fen)析可以解釋(shi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的吸(xi)附(fu)能力和(he)(he)溶液pH依賴關系(xi)。溫度(du)對所研究固(gu)體(ti)的吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)能沒有顯著影(ying)響。觀(guan)察到(dao)隨溫度(du)的吸(xi)附(fu)容(rong)量的輕微(wei)增(zeng)加(jia)。這種行(xing)為是(shi)由于當溶質分(fen)子將(jiang)溶劑分(fen)子取代到(dao)固(gu)體(ti)表(biao)面(mian)(mian)時的能量變(bian)化(hua)(hua)。　*后(hou)得出(chu)結(jie)論(lun)，硫酸表(biao)面(mian)(mian)處(chu)理(li)對活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的多孔(kong)結(jie)構和(he)(he)表(biao)面(mian)(mian)化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質有重要變(bian)化(hua)(hua)，達到(dao)*高吸(xi)附(fu)水平。二硫化(hua)(hua)碳的硫化(hua)(hua)處(chu)理(li)也在固(gu)體(ti)、編織性(xing)(xing)和(he)(he)表(biao)面(mian)(mian)化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質等方面(mian)(mian)發生了重要變(bian)化(hua)(hua)。在這種情(qing)況下，由汞吸(xi)附(fu)的有利(li)表(biao)面(mian)(mian)化(hua)(hua)學(xue)物質平衡減少(shao)了表(biao)面(mian)(mian)積和(he)(he)孔(kong)體(ti)積，使活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)優于未經處(chu)理(li)的活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。