攪拌(ban)技術(shu)對活性炭吸附的影(ying)響

　　活性(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)過程是去(qu)除水中有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)*有(you)效的方(fang)法之一。吸(xi)(xi)附(fu)設計相對靈活簡單，成本低，操(cao)作再生方(fang)便，無或低代有(you)毒物(wu)質(zhi)(zhi)。由于活性(xing)炭具有(you)較高的表面(mian)積、孔體積和(he)孔徑(jing)分(fen)布(bu)，是目(mu)前吸(xi)(xi)附(fu)效率(lv)*高的有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)吸(xi)(xi)附(fu)劑。活性(xing)炭上(shang)有(you)機(ji)化(hua)(hua)合物(wu)吸(xi)(xi)附(fu)的有(you)效性(xing)取(qu)決于其(qi)孔隙結構和(he)表面(mian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)質(zhi)(zhi)、物(wu)理(li)化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)質(zhi)(zhi)（分(fen)子(zi)量(liang)、溶(rong)解度(du)、極性(xing)、官能組類型）、溶(rong)液化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)質(zhi)(zhi)（離子(zi)強度(du)、pH值)和(he)溫(wen)度(du)。這些(xie)因素對不同有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)的動力學(xue)(xue)和(he)吸(xi)(xi)附(fu)平衡有(you)不同的影響(xiang)。

　　吸(xi)(xi)附(fu)試驗通常在含(han)有(you)固定體積吸(xi)(xi)附(fu)溶液（初始濃度(du)不同）和已(yi)知(zhi)(zhi)質(zhi)量吸(xi)(xi)附(fu)劑的錐形瓶中進行。然(ran)(ran)后搖動(dong)樣品，直到(dao)達到(dao)平衡(heng)。然(ran)(ran)而，作者很少提供樣品混(hun)(hun)合(he)(he)的條件。混(hun)(hun)合(he)(he)對吸(xi)(xi)附(fu)的影(ying)響(xiang)通常被(bei)忽視。只有(you)少數研(yan)究過吸(xi)(xi)附(fu)和混(hun)(hun)合(he)(he)速(su)度(du)的影(ying)響(xiang)。然(ran)(ran)而，據我們所知(zhi)(zhi)，不同混(hun)(hun)合(he)(he)技術對吸(xi)(xi)附(fu)的影(ying)響(xiang)尚未被(bei)研(yan)究。

　　本內容的目的是對活性炭上有機污染(ran)物吸(xi)(xi)附動力(li)學(xue)和(he)吸(xi)(xi)附能(neng)力(li)的不(bu)同攪(jiao)拌技(ji)術(shu)及其影(ying)響(xiang)。通過氣泡將樣品與(yu)實驗(yan)室搖動器(qi)(qi)、機械(槳式)攪(jiao)拌器(qi)(qi)和(he)磁性(xing)攪(jiao)拌器(qi)(qi)混合。還檢查了攪(jiao)拌速度(du)的影(ying)響(xiang)。4-氯酚(4-氯酚)-CP)作為目標污染(ran)物，它對(dui)水生(sheng)生(sheng)物、植物和(he)人類(lei)有毒，在飲(yin)用水中很(hen)常見。另外，對(dui)活性(xing)炭上4-氯苯(ben)酚的吸(xi)(xi)附也有很(hen)好的描述。介(jie)紹了4-氯酚吸(xi)(xi)附在各種改性(xing)和(he)未改性(xing)活性(xing)炭上，以(yi)及4-氯酚吸(xi)(xi)附在影(ying)響(xiang)活性(xing)炭上-CP其他吸(xi)(xi)附因(yin)素(su)的影(ying)響(xiang)，包括(kuo)離子強(qiang)度(du)和(he)pH 。

　　所需的實驗材料和儀(yi)器(qi)

　　4-氯(lv)酚、活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)、鹽酸(suan)、氫氟酸(suan)和(he)HPLC級乙腈。顆粒活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)作為吸(xi)附(fu)(fu)劑，使(shi)用前使(shi)用活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)HCl和(he)HF預處理濃酸(suan)除灰，用去(qu)離子水(shui)沖(chong)洗幾次。然后130吸(xi)附(fu)(fu)劑℃烘箱干燥至恒重，并在(zai)烘箱中進一步研究。活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)表面積(S BET)根據(ju)氮(dan)低溫吸(xi)附(fu)(fu)-解(jie)吸(xi)等溫線確定(ding)。在(zai)吸(xi)附(fu)(fu)研究中，通過空(kong)氣、氮(dan)氣、實驗室搖床、機械攪拌器和(he)磁攪拌器分別(bie)測試活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)樣(yang)品。

　　吸附實驗

　　吸附實驗包含(han)0.05μL4-CP溶液(ye)和0.025g在活性(xing)炭錐(zhui)形(xing)瓶(或圓底(di)燒瓶)中進行動力學研究。℃下進行初始(shi)4-CP濃度為1.0mmol L -1.色譜測量4-CP的濃度。

　　分析方法

　　4-CP的濃度(du)通過使(shi)用(yong)(yong)UV測量(liang)高效液相(xiang)色(se)譜(pu)。2.使(shi)用(yong)(yong)色(se)譜(pu)分析(xi)(xi).0×150mm，3μm柱進行。色(se)譜(pu)條(tiao)件(jian)如下(xia)：流(liu)動(dong)相(xiang) - 乙腈/水(shui)乙酸(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流(liu)速0.25mL min -1 ; 和分析(xi)(xi)波長(chang)281nm。所有(you)實(shi)驗(yan)在相(xiang)同條(tiao)件(jian)下(xia)一(yi)式三份進行，平均值用(yong)(yong)于進一(yi)步計算。使(shi)用(yong)(yong)t檢驗(yan)和/或ANOVA和Tukey檢驗(yan)分析(xi)(xi)獲(huo)得的數(shu)據。用(yong)(yong)*低(di)顯(xian)著(zhu)性差異檢查任何一(yi)對治療(liao)方法之間的差異，顯(xian)著(zhu)性水(shui)平為0.05。

　　混合技術的影響

　　研(yan)究(jiu)混(hun)合技(ji)術(shu)4-CP實(shi)驗室(shi)(shi)搖動(dong)器(qi)(qi)(qi)、機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)(he)磁(ci)(ci)力攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)用(yong)(yong)于吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)的影響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌附(fu)(fu)(fu)(fu)劑和(he)(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌錐形瓶。結(jie)果(guo)(guo)如(ru)圖(tu)1所(suo)示 。實(shi)驗室(shi)(shi)搖床、機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌機和(he)(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌機的偽二次(ci)速率(lv)常數分別(bie)為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統計學上，機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)之間(jian)的吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速度差異并不明顯(p = 0.34)。在這兩種情(qing)況下(xia)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)比使用(yong)(yong)實(shi)驗室(shi)(shi)搖床更快。實(shi)驗室(shi)(shi)搖床與機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)、實(shi)驗室(shi)(shi)搖床與磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)的差異具有統計顯著性(q e)觀察(cha)到相(xiang)同(tong)的相(xiang)關(guan)性，如(ru)下(xia)：1.359(實(shi)驗室(shi)(shi)搖床).442和(he)(he)(he)1.430(磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)(qi))mmol·g -1。所(suo)有這些結(jie)果(guo)(guo)表明，混(hun)合技(ji)術(shu)在動(dong)力學和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)平(ping)衡中起著重要作用(yong)(yong)。比實(shi)驗室(shi)(shi)振蕩器(qi)(qi)(qi)更好地觀察(cha)到機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)(qi)的結(jie)果(guo)(guo)。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速率(lv)和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量的增加是攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌棒或(huo)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌槳(jiang)與活(huo)性炭物理接觸的結(jie)果(guo)(guo)。因此，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)材(cai)料(liao)的尺寸減小，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)位點更容(rong)易接近吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)分子吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)動(dong)力學和(he)(he)(he)活(huo)性炭粒徑(jing)的增加。

　　攪拌速度的影響

　　研(yan)究了混合速(su)度(du)(du)對水溶(rong)液對4-氯(lv)酚吸附(fu)的(de)影響(xiang)。吸附(fu)劑量(liang)，初始4-CP濃度(du)(du)和溫(wen)度(du)(du)保持恒定。1000年使(shi)用機械攪拌(ban)器(qi)和磁性攪拌(ban)器(qi)rpm至500rpm研(yan)究速(su)度(du)(du)。4.攪拌(ban)速(su)率(lv)-CP吸附(fu)影響(xiang)見圖2和表1。

　　可以看(kan)出，吸附速率(lv)(lv)受攪(jiao)(jiao)拌速度(du)的(de)(de)(de)影(ying)響很大 - 隨(sui)著(zhu)攪(jiao)(jiao)拌速度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，吸附率(lv)(lv)顯著(zhu)提高(gao)。攪(jiao)(jiao)拌速率(lv)(lv)從1000開始rpm增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)500rpm，k 2值(zhi)分別從0.577增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1.264g mmol -1 h -1(機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌機(ji))和(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌器)。在(zai)(zai)(zai)相(xiang)同的(de)(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌速度(du)下，機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌器和(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌器之間(jian)的(de)(de)(de)差(cha)異(yi)沒有統計意義(p > 0.05)。4-CP由于(yu)湍流液體(ti)擴散(san)到(dao)活(huo)性(xing)炭(tan)顆(ke)粒周圍的(de)(de)(de)液體(ti)邊(bian)(bian)界層擴散(san)到(dao)活(huo)性(xing)炭(tan)顆(ke)粒周圍的(de)(de)(de)液體(ti)邊(bian)(bian)界層的(de)(de)(de)速率(lv)(lv)變高(gao)。隨(sui)著(zhu)攪(jiao)(jiao)拌速度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，吸附劑顆(ke)粒的(de)(de)(de)破碎(sui)程度(du)可能會進一步增(zeng)強。在(zai)(zai)(zai)這(zhe)些研究中(zhong)，試(shi)驗(yan)前和(he)試(shi)驗(yan)后的(de)(de)(de)吸附劑顆(ke)粒大小尚未確定(ding)，但在(zai)(zai)(zai)4歲-CP有證據(ju)可以檢查吸附動力學(xue)活(huo)性(xing)炭(tan)小的(de)(de)(de)影(ying)響。還描述了活(huo)性(xing)白(bai)土在(zai)(zai)(zai)堿性(xing)染料吸附上的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)[ 6 ]以及(ji)乙酸，吡蟲啉和(he)4-氯苯酚在(zai)(zai)(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)上。

　　表1中的(de)數據(ju) 也(ye)說(shuo)明攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)率不僅(jin)影響吸(xi)(xi)(xi)附動(dong)力(li)學(xue)，還影響4-CP去除水(shui)中的(de)效率。吸(xi)(xi)(xi)附容(rong)量從(cong)(cong)1.385增加(jia)(jia)到(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機械攪(jiao)(jiao)拌(ban)機)和從(cong)(cong)1.391增加(jia)(jia)到(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)器)從(cong)(cong)100增加(jia)(jia)到(dao)(dao)500rpm。觀察到(dao)(dao)從(cong)(cong)20.06 4-CP吸(xi)(xi)(xi)附容(rong)量增加(jia)(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)從(cong)(cong)300到(dao)(dao)600轉。然而，一(yi)(yi)些作者報告說(shuo)，只有一(yi)(yi)定(ding)的(de)限度(du)才能提高攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)，超過這(zhe)種吸(xi)(xi)(xi)附容(rong)量沒(mei)有顯著增加(jia)(jia)吸(xi)(xi)(xi)附增加(jia)(jia)。在某些情(qing)況下(xia)，觀察到(dao)(dao)吸(xi)(xi)(xi)附容(rong)量在更高混合速(su)(su)(su)率較(jiao)高。正(zheng)如作者所提出的(de)，這(zhe)是因為吸(xi)(xi)(xi)附分子(zi)和吸(xi)(xi)(xi)附劑顆(ke)粒(li)的(de)動(dong)能在非常高的(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)下(xia)增加(jia)(jia)到(dao)(dao)足以相(xiang)互(hu)碰撞(zhuang)，導致分離松(song)散的(de)吸(xi)(xi)(xi)附分子(zi)。

　　本文闡述了(le)不同(tong)攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)技(ji)術對(dui)顆粒(li)活性(xing)炭(tan)吸附4-氯酚的影(ying)響(xiang)。研究了(le)燒瓶類(lei)型的影(ying)響(xiang)，包括實驗(yan)室(shi)搖床、機(ji)(ji)械攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)(ji)、磁性(xing)攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)(ji)和混(hun)合(he)氣(qi)泡（空(kong)氣(qi)或氮氣(qi)）的攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)(ji)類(lei)型。它還(huan)測試了(le)混(hun)合(he)速度(du)對(dui)活性(xing)炭(tan)上4-氯酚吸附的影(ying)響(xiang)。