活性炭吸附和異質光催化

　　本研究的(de)目的(de)是(shi)評(ping)估在(zai)生(sheng)物(wu)(wu)預(yu)處理(li)的(de)灰(hui)(hui)水(shui)和(he)(he)極性(xing)(xing)脂(zhi)肪族(zu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)極性(xing)(xing)脂(zhi)肪族(zu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)中添加活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)是(shi)否(fou)具有(you)協(xie)(xie)同(tong)作(zuo)(zuo)用(yong)，如以前用(yong)苯酚證明的(de)那樣。使用(yong)UV燈和(he)(he)光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)TiO 2.用(yong)五(wu)倍濃縮(suo)的(de)生(sheng)物(wu)(wu)預(yu)處理(li)灰(hui)(hui)水(shui)和(he)(he)四乙二(er)(er)醇二(er)(er)甲(jia)(jia)醚水(shui)溶液記錄光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)動(dong)力學P25存(cun)在(zai)和(he)(he)無(wu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。協(xie)(xie)同(tong)作(zuo)(zuo)用(yong)因子(zi)SF光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)率常(chang)數與無(wu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)存(cun)在(zai)下的(de)速(su)率常(chang)數之(zhi)比。灰(hui)(hui)水(shui)濃縮(suo)物(wu)(wu)沒有(you)觀(guan)察到協(xie)(xie)同(tong)作(zuo)(zuo)用(yong)(SF≈1)。對于脂(zhi)肪族(zu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)，四乙二(er)(er)醇二(er)(er)甲(jia)(jia)醚，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)添加實際上(shang)是(shi)光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)(SF (一)具有(you)抑制作(zuo)(zuo)用(yong)，在(zai)苯酚水(shui)溶液的(de)參考(kao)實驗中確認了協(xie)(xie)同(tong)作(zuo)(zuo)用(yong)。通過活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)對其有(you)機成分的(de)低(di)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)，可以解釋灰(hui)(hui)水(shui)濃縮(suo)物(wu)(wu)沒有(you)協(xie)(xie)同(tong)作(zuo)(zuo)用(yong)。四乙二(er)(er)醇二(er)(er)甲(jia)(jia)醚的(de)光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)是(shi)由于活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)顆粒對光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)屏蔽(bi)。假(jia)設混合(he)(he)過程中的(de)協(xie)(xie)同(tong)作(zuo)(zuo)用(yong)僅限(xian)于芳(fang)香(xiang)族(zu)有(you)機物(wu)(wu)。粉狀活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)添加有(you)利于有(you)機物(wu)(wu)的(de)附(fu)(fu)加吸(xi)(xi)附(fu)(fu)和(he)(he)去除，光(guang)(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)導致活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)存(cun)在(zai)時(shi)有(you)機濃度降低(di)60%紫外線照射時(shi)間。

　　灰水(shui)比(bi)城市污水(shui)更好地(di)再利(li)用(yong)，因(yin)為它與衛生用(yong)水(shui)和工(gong)業廢水(shui)分(fen)離，因(yin)為它含有低濃(nong)度(du)的(de)(de)營養物質(zhi)、病原體(ti)和危險的(de)(de)工(gong)業化(hua)(hua)(hua)學品(pin)。經過生物處理，即使在(zai)低技術過程中，如間歇供應(ying)地(di)下垂直流建造的(de)(de)濕地(di)，也會(hui)產生總(zong)有機碳(TOC)濃(nong)度(du)在(zai)5-15 mg L -1范圍內的(de)(de)流出(chu)物。此外，必須去除生物處理灰水(shui)中發現的(de)(de)有機微污染物。實現這些目標的(de)(de)可(ke)持續方法是(shi)太陽能異質(zhi)光催(cui)化(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)(PCO)懸浮在(zai)廢水(shui)中的(de)(de)半導(dao)體(ti)顆粒的(de)(de)先(xian)進氧化(hua)(hua)(hua)過程。

　　因此，有(you)必要制定太陽能(neng)PCO策略更有(you)效(xiao)。很有(you)前途的技術是PCO結合活(huo)性(xing)炭(tan)吸附。含(han)苯酚(fen)模型廢水已(yi)經顯示出(chu)這種(zhong)特定活(huo)性(xing)炭(tan)類型的存(cun)在(zai)，導致了改善(shan)PCO常數為4-氯苯酚(fen)、咖(ka)啡(fei)酸(suan)(suan)、2、4-二氯苯氧乙酸(suan)(suan)、氯丁酸(suan)(suan)。在(zai)PCO 活(huo)性(xing)炭(tan)組合過程中觀察到的協同作用(yong)通常基于協同因子(zi)(SF)，存(cun)在(zai)下的PCO速率常數(k PCO_活(huo)性(xing)炭(tan)和活(huo)性(xing)炭(tan)不存(cun)在(zai)(k PCO)的比例(li)：SF=k PCO_活(huo)性(xing)炭(tan)/k PCO。

　　協同(tong)(tong)作用的(de)一個(ge)原(yuan)因是(shi)有機(ji)分子(zi)從吸(xi)附劑(ji)到(dao)直(zhi)接(jie)附著(zhu)在活(huo)性(xing)炭(tan)上(shang)的(de)光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)顆粒(li)的(de)短擴散途徑。因此，已經發現了PCO /活(huo)性(xing)炭(tan)混(hun)合工藝SF與活(huo)性(xing)炭(tan)和(he)光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)顆粒(li)之間的(de)界面(mian)積有關(guan)。TiO 增加了與活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)界面(mian)接(jie)觸和(he)協同(tong)(tong)作用。但當接(jie)觸面(mian)積超(chao)過光(guang)催(cui)化(hua)劑(ji)總表面(mian)的(de)50%時，協同(tong)(tong)效(xiao)應降低。

　　此(ci)外(wai)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)微晶(jing)表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)特(te)定官(guan)能團(如羧甲酸或(huo)環醚基)被假(jia)位(wei)于TiO 2表面(mian)(mian)上(shang)的(de)(de)(de)Ti中心(xin)]協調相(xiang)互作用，特(te)別(bie)是(shi)以(yi)銳(rui)鈦礦(kuang)的(de)(de)(de)形式，主要是(shi)TiO 2修(xiu)改(gai)P25。銳(rui)鈦礦(kuang)表現出比金紅石更(geng)高(gao)的(de)(de)(de)氧(yang)原子(zi)空(kong)位(wei)(即(ji)氧(yang)配體缺陷)。的(de)(de)(de)Ti電(dian)子(zi)光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)和吸(xi)附(fu)劑(ji)由含氧(yang)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)官(guan)能表面(mian)(mian)基團中心(xin)協調。假(jia)設光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)中的(de)(de)(de)光(guang)移(yi)動電(dian)子(zi)可以(yi)這樣轉(zhuan)(zhuan)移(yi)到(dao)相(xiang)鄰的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表面(mian)(mian)。因(yin)此(ci)，光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)內的(de)(de)(de)光(guang)誘(you)導電(dian)子(zi)和空(kong)穴的(de)(de)(de)重組(zu)減少，導致孔的(de)(de)(de)壽命(ming)延長，并且它(ta)們到(dao)達光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)可能性(xing)(xing)(xing)更(geng)高(gao)，從而更(geng)有(you)(you)效地(di)氧(yang)化(hua)(hua)在(zai)光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)附(fu)近的(de)(de)(de)有(you)(you)機物光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)。光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)/活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)界面(mian)(mian)面(mian)(mian)積和兩種固體之間的(de)(de)(de)電(dian)荷(he)(電(dian)子(zi)或(huo)空(kong)穴)轉(zhuan)(zhuan)移(yi)受到(dao)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表面(mian)(mian)化(hua)(hua)學(xue)(因(yin)此(ci)源材(cai)料和活(huo)(huo)化(hua)(hua)過程(cheng))的(de)(de)(de)影(ying)響。因(yin)此(ci)，只有(you)(you)特(te)定的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)PCO /在(zai)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)組(zu)合過程(cheng)中引起協同效應。

　　在(zai)(zai)PCO在(zai)(zai)實驗中(zhong)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)微晶(jing)中(zhong)的(de)(de)石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)層(ceng)結構(gou)也影響光(guang)催化TiO 2 /活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)系統協同作用程度。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)電導(dao)率越(yue)(yue)(yue)高，石(shi)(shi)墨(mo)烯(xi)(xi)層(ceng)紊亂越(yue)(yue)(yue)低(即(ji)與純(chun)石(shi)(shi)墨(mo)結構(gou)越(yue)(yue)(yue)近)。當活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)中(zhong)石(shi)(shi)墨(mo)微晶(jing)的(de)(de)電子(zi)半導(dao)體性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)足夠時，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)可以從接觸光(guang)中(zhong)轉移(yi)TiO 注入的(de)(de)電荷載(zai)流子(zi)粒子(zi)。添(tian)加特定(ding)的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)類型PCO這支持了光(guang)觸媒內空穴(xue)電子(zi)重(zhong)組抑制的(de)(de)上述效(xiao)果。一般來說(shuo)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)是PCO與活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附的(de)(de)協同作用非常(chang)復雜(za)。

　　添加特(te)(te)定(ding)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)會導致TiO 2基(ji)(ji)酚PCO速(su)率常數增加。因此，盡管使用不(bu)(bu)同(tong)(tong)類(lei)型的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)(tong)類(lei)型UV燈與(yu)其(qi)它稍(shao)有(you)(you)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)實驗(yan)條件，但文(wen)獻中(zhong)(zhong)(zhong)描述的(de)(de)(de)(de)實驗(yan)可以(yi)再現。苯酚中(zhong)(zhong)(zhong)有(you)(you)不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)PCO中(zhong)(zhong)(zhong)沒有(you)(you)產生任何協同(tong)(tong)作用，證實僅(jin)具有(you)(you)特(te)(te)定(ding)性(xing)質的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)能(neng)夠提高PCO速(su)率常數。脂肪族(zu)化(hua)合(he)物通過(guo)添加特(te)(te)殊活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)和脂肪族(zu)化(hua)合(he)物PCO由活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)顆(ke)粒引起的(de)(de)(de)(de)光催化(hua)劑明顯遮擋(dang)甚至(zhi)被抑(yi)制。當(dang)檢測到(dao)協同(tong)(tong)作用時，可能(neng)補(bu)償了抑(yi)制性(xing)陰(yin)影效(xiao)應。假設與(yu)特(te)(te)定(ding)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)添加的(de)(de)(de)(de)協同(tong)(tong)作用僅(jin)發生在(zai)芳(fang)族(zu)化(hua)合(he)物中(zhong)(zhong)(zhong)PCO中(zhong)(zhong)(zhong)。他(ta)們的(de)(de)(de)(de)π- π與(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)顆(ke)粒中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)石(shi)墨烯層或特(te)(te)定(ding)的(de)(de)(de)(de)官能(neng)表面(mian)基(ji)(ji)團相(xiang)互(hu)作用，可假定(ding)為協同(tong)(tong)作用的(de)(de)(de)(de)先決條件。

　　五重濃縮生物預處(chu)理灰水(shui)(shui)PCO不受(shou)特定活性炭添加的(de)(de)抑制或增(zeng)強(qiang)。由(you)于高比例的(de)(de)灰水(shui)(shui)有(you)機(ji)物不能吸(xi)附(fu)(fu)在活性炭上，因此可以(yi)防止廢水(shui)(shui)中有(you)害(hai)物質（包(bao)括芳(fang)香族(zu)結構）的(de)(de)協同作用。然(ran)而，將活性炭添加到生物預處(chu)理灰水(shui)(shui)中PCO由(you)于有(you)機(ji)物的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)，因為有(you)機(ji)物的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)和(he)去除(chu)(chu)增(zeng)加了(le)光催化礦化的(de)(de)去除(chu)(chu)。結果強(qiang)調，實際廢水(shui)(shui)研究的(de)(de)協同作用是(shi)重要的(de)(de)，而不是(shi)苯酚等(deng)模型有(you)機(ji)物的(de)(de)純(chun)水(shui)(shui)溶液(ye)。