活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與(yu)(yu)傳統活(huo)(huo)性(xing)炭相比，活(huo)(huo)性(xing)炭納米(mi)材料具有(you)較高(gao)的(de)表面(mian)體積比，吸引了(le)環境污染物和(he)有(you)害(hai)金屬的(de)注意(yi)。但由(you)于酸性(xing)表面(mian)官能團，碳(tan)納米(mi)管和(he)石(shi)墨(mo)烯對從(cong)水(shui)中去除氧代陰離(li)子無效。在(zai)這(zhe)里，我們(men)展示了(le)去離(li)子水(shui)溶液中對砷酸鹽和(he)硒酸鹽的(de)良好吸附。納米(mi)活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)關鍵特點是去除金屬氧化物納米(mi)顆粒的(de)微孔和(he)堿性(xing)表面(mian)基團的(de)存在(zai)。與(yu)(yu)商業活(huo)(huo)性(xing)炭相比，納米(mi)活(huo)(huo)性(xing)炭在(zai)運河和(he)井水(shui)中具有(you)優(you)異(yi)的(de)砷酸鹽去除和(he)微堿性(xing)pH。

　　隨著活(huo)性炭(tan)納(na)米(mi)技術的(de)發展，人們一直在開發利用這些納(na)米(mi)活(huo)性炭(tan)材料(liao)進行水(shui)(shui)處(chu)理的(de)高表面體積(ji)比(bi)。*近證明了活(huo)性炭(tan)和石墨烯基吸附(fu)劑用于去除汞、砷、鉻(ge)和硒等金屬的(de)吸附(fu)作用。與碳納(na)米(mi)管(guan)和石墨烯不(bu)同，活(huo)性炭(tan)納(na)米(mi)結(jie)構(gou)具(ju)有(you)良好的(de)生物相容性。因此，納(na)米(mi)活(huo)性炭(tan)可能(neng)是環(huan)境修(xiu)復應用的(de)有(you)希(xi)望(wang)材料(liao)，如從水(shui)(shui)中去除有(you)害金屬。

　　球形(xing)納(na)米活性炭材(cai)料

　　在(zai)前溶液中(zhong)加入(ru)金屬(shu)(shu)鹽(yan)，加熱分(fen)解(jie)，形成(cheng)(cheng)金屬(shu)(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu)納米顆(ke)粒(li)，作為(wei)碳(tan)(tan)水化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)源碳(tan)(tan)化(hua)的(de)成(cheng)(cheng)核點。合(he)成(cheng)(cheng)蝕刻去除(chu)金屬(shu)(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu)納米顆(ke)粒(li)，留下(xia)高多孔活性(xing)(xing)炭(tan)(圖1A)。活性(xing)(xing)炭(tan)中(zhong)金屬(shu)(shu)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu)納米顆(ke)粒(li)的(de)尺寸可(ke)以通(tong)過調整前體的(de)比例(li)來控制，從而控制孔徑。因此(ci)，該合(he)成(cheng)(cheng)方法(fa)可(ke)用(yong)于(yu)吸(xi)附金，活性(xing)(xing)炭(tan)材料的(de)起源和物(wu)(wu)(wu)理(li)化(hua)學性(xing)(xing)質（如表面積(ji)、微(wei)孔）差異(yi)很(hen)大，隔離沉積(ji)物(wu)(wu)(wu)PBDEs對效果了(le)解(jie)較少。

　　根據不同的(de)原料、燃燒(shao)方法和(he)廣(guang)泛的(de)可用(yong)性(xing)(xing)和(he)應(ying)用(yong)，選擇活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)、木(mu)(mu)炭(tan)(tan)(tan)和(he)生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)三種(zhong)不同的(de)材料。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。木(mu)(mu)炭(tan)(tan)(tan)來源于4000木(mu)(mu)質素材料°C下(xia)的(de)燃燒(shao)。原料為4000生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)樣品℃由不完(wan)全燃燒(shao)引(yin)起的(de)。將所有活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)材料研磨成100目(0.149mm使用(yong)前在室溫(wen)下(xia)儲存孔徑)。以上分(fen)析(xi)了活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)材料OC含(han)量(liang)。使用(yong)表面積分(fen)析(xi)儀BET氮等(deng)溫(wen)線(xian)測定比表面積(SSA)和(he)微孔率。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)、生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)、木(mu)(mu)炭(tan)(tan)(tan)。

　　為(wei)了比(bi)較(jiao)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)材(cai)料降低沉(chen)積物(wu)(wu)中不含多(duo)溴二苯(ben)醚(mi)的(de)(de)C的(de)(de)有(you)效性(xing)，在(zai)(zai)用(yong)于(yu)纖(xian)維(wei)(wei)暴(bao)露之前，用(yong)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)，木炭(tan)(tan)(tan)或生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)對(dui)JL和(he)(he)SD修(xiu)正(zheng)了沉(chen)積物(wu)(wu)。在(zai)(zai)沉(chen)淀(dian)物(wu)(wu)中加入(ru)1000μg/ kg每種多(duo)溴二苯(ben)醚(mi)同源物(wu)(wu)，如上(shang)述平衡7天，然后(hou)在(zai)(zai)0(未修(xiu)正(zheng)對(dui)照)，0.5，1.0，1.5，3.0和(he)(he)6.與(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)、木炭(tan)(tan)(tan)或生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)混(hun)合(he)。基于(yu)沉(chen)積物(wu)(wu)干(gan)重的(de)(de)%。120年(nian)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)修(xiu)正(zheng)沉(chen)積物(wu)(wu)rpm產(chan)生下混(hun)合(he)7天PBDE污染沉(chen)積物(wu)(wu)樣品(pin)。等份的(de)(de)修(xiu)正(zheng)沉(chen)淀(dian)物(wu)(wu)(1).0g，干(gan)重)，一片1cm PDMS纖(xian)維(wei)(wei)和(he)(he)1.5mL水置于(yu)20mL用(yong)玻璃瓶測量C 自由(you)度如上(shang)所述PBDEs。7天后(hou)，回收(shou)PDMS纖(xian)維(wei)(wei)，提取(qu)和(he)(he)分析(xi)。

　　活性炭沉積在混合條件下PDMS纖維吸收動力(li)學。

　　多溴聯苯醚中活(huo)性(xing)炭類型的差異

　　通過活性炭(tan)(tan)(tan)吸附或隔離平(ping)(ping)衡PBDEs反映了它(ta)們PDMS纖維(C PDMS)檢測到(dao)的(de)水(shui)平(ping)(ping)變化(hua)。在JL在沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)，隨著活性炭(tan)(tan)(tan)的(de)修正，C PDMS顯著下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)，并且活性炭(tan)(tan)(tan)的(de)類型(xing)之(zhi)間的(de)減少不同(tong)(圖(tu)(tu)2)。例(li)如，當生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)用于0時(shi).5%修正JL沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)時(shi)，C PDMS30水(shui)平(ping)(ping)降(jiang)(jiang)低到(dao)未沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong).0-67.8%。木(mu)炭(tan)(tan)(tan)(29.7-63.5%的(de)效果與(yu)生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)相(xiang)似(圖(tu)(tu)2)。相(xiang)比之(zhi)下(xia)(xia)，活性炭(tan)(tan)(tan)修正沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)C PDMS下(xia)(xia)降(jiang)(jiang)幅度較大(da)(圖(tu)(tu)2)。例(li)如，在0中(zhong)(zhong)(zhong).5%活性炭(tan)(tan)(tan)的(de)JL對(dui)于不同(tong)的(de)同(tong)源物(wu)(wu)，C PDMS降(jiang)(jiang)至未改進處理(li)水(shui)平(ping)(ping)1.8-8.1%。平(ping)(ping)均而言，添(tian)加1.0%的(de)活性炭(tan)(tan)(tan)導致所選(xuan)活性炭(tan)(tan)(tan)BDE同(tong)系物(wu)(wu)的(de)C PDMS將1降(jiang)(jiang)低到(dao)對(dui)照水(shui)平(ping)(ping).7-5.9%表明活性炭(tan)(tan)(tan)在沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)(zhong)螯合PBDEs能(neng)力遠高于其他(ta)黑(hei)碳材料。

　　沉積在水中PDMS纖維上的BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)不同類型活性炭(tan)的濃(nong)度隔離效果。

　　本研(yan)究(jiu)開發(fa)了一(yi)種測(ce)量沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)中不含(han)多溴(xiu)二(er)苯醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)方法(fa)C，該方法(fa)進(jin)(jin)一(yi)步用于比較不同(tong)的(de)(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)材料C free密(mi)封多溴(xiu)聯苯醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)(xiao)率。研(yan)究(jiu)結果(guo)表明，雖然不含(han)多溴(xiu)二(er)苯醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)C通(tong)過活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)修(xiu)正(zheng)減少(shao)(shao)，但不同(tong)類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)之(zhi)(zhi)間存在很(hen)大差(cha)(cha)異(yi)(yi)，活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)比生物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)更有效(xiao)(xiao)(xiao)。此(ci)外(wai)，由于微孔分布不同(tong)，活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)優先隔離低(di)溴(xiu)化溴(xiu)化BDE，生物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)表現出高溴(xiu)化溴(xiu)化二(er)苯醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)選(xuan)擇性吸(xi)附(fu)。減少(shao)(shao)C.同(tong)一(yi)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)修(xiu)正(zheng)案的(de)(de)(de)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)之(zhi)(zhi)間的(de)(de)(de)免費差(cha)(cha)異(yi)(yi)很(hen)大，而(er)且更高OC含(han)量似乎抑制了炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)黑的(de)(de)(de)作用。另一(yi)方面，由于天然有機物(wu)(wu)(wu)或膠體可(ke)能(neng)競爭(zheng)吸(xi)附(fu)位點或阻塞(sai)微孔，活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)隔離能(neng)力可(ke)能(neng)會因(yin)老(lao)化效(xiao)(xiao)(xiao)應(ying)(ying)而(er)發(fa)生變化。因(yin)此(ci)，在應(ying)(ying)用于污染沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)原(yuan)位修(xiu)復之(zhi)(zhi)前，需(xu)要(yao)進(jin)(jin)一(yi)步了解活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)多溴(xiu)二(er)苯醚(mi)(mi)等老(lao)化情況HOCs對活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)隔離和依賴。