活性炭從液體中吸附汞

　　汞是(shi)(shi)環境(jing)中(zhong)*有毒的(de)(de)(de)金屬之一。活(huo)(huo)性(xing)炭吸附(fu)(fu)技(ji)術已經存(cun)在于汞減(jian)排技(ji)術中(zhong)。活(huo)(huo)性(xing)炭是(shi)(shi)一種通用(yong)吸附(fu)(fu)劑(ji)，被認為是(shi)(shi)去除水中(zhong)汞的(de)(de)(de)非常有效(xiao)的(de)(de)(de)替代方法。除其他因(yin)素外(wai)，固體表(biao)面(mian)吸附(fu)(fu)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)有效(xiao)性(xing)還取決(jue)于溶(rong)劑(ji)中(zhong)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)學電荷(he)和(he)吸附(fu)(fu)系統pH吸附(fu)(fu)劑(ji)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)凈電荷(he)。木(mu)質活(huo)(huo)性(xing)炭一般用(yong)作這項工作的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)劑(ji)。硫(liu)酸浸漬和(he)二硫(liu)化(hua)(hua)碳兩次硫(liu)化(hua)(hua)，以提高汞捕獲(huo)的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)能力。不同的(de)(de)(de)溫度和(he)溶(rong)液pH分批吸附(fu)(fu)試驗值下。討(tao)論了表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學和(he)操(cao)作條件對吸附(fu)(fu)能力的(de)(de)(de)影響。

　　但汞是(shi)一(yi)種(zhong)重(zhong)要而有用的工業材(cai)料(liao)(liao)。汞和(he)汞化(hua)(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)長期以來(lai)一(yi)直(zhi)被用作(zuo)油墨(mo)(辰砂，紅(hong)硫化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu))中(zhong)的顏料(liao)(liao)，作(zuo)為早期冶金(jin)(jin)(鍍金(jin)(jin)銅)和(he)儀(yi)器儀(yi)表(biao)(溫度計，氣(qi)壓計)和(he)許(xu)(xu)多(duo)行業(從其礦石中(zhong)回(hui)收黃(huang)金(jin)(jin))通過(guo)電解鹽水(shui)等(deng)制(zhi)造氯和(he)氫氧化(hua)(hua)(hua)鈉)，或存在于(yu)它們(men)的廢水(shui)中(zhong)。汞一(yi)旦進入食物(wu)(wu)(wu)鏈(lian)，這種(zhong)元素就會在人類和(he)動物(wu)(wu)(wu)中(zhong)積累，對(dui)健康產生許(xu)(xu)多(duo)不利影響。為了(le)防止汞毒性(xing)(xing)引起的問題，提出了(le)離子交換、吸附、硫化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)沉淀、電沉積、溶劑(ji)提取和(he)膜(mo)工藝等(deng)幾種(zhong)技術(shu)(shu)。活性(xing)(xing)炭(tan)吸附被認為是(shi)從水(shui)中(zhong)去(qu)(qu)除痕(hen)量金(jin)(jin)屬的可(ke)用技術(shu)(shu)替代品的經濟可(ke)行性(xing)(xing)。活性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)一(yi)種(zhong)可(ke)從包括工業活動廢物(wu)(wu)(wu)在內(nei)的各種(zhong)原。活性(xing)(xing)炭(tan)發現了(le)從水(shui)中(zhong)去(qu)(qu)除汞的非常有效的替代品。

　　由于(yu)溶質(zhi)和(he)溶劑都是(shi)固體表面的(de)競爭，因此在液(ye)相(xiang)中(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)附是(shi)一種(zhong)復雜的(de)現(xian)象(xiang)。簡而言之(zhi)，溶質(zhi)的(de)吸(xi)(xi)附取(qu)決(jue)于(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)附劑的(de)分子大小和(he)化(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)，以及其(qi)表面化(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)。根據溶液(ye)的(de)組成和(he)pH值，其(qi)可(ke)(ke)(ke)以是(shi)正的(de)，負的(de)或(huo)中(zhong)(zhong)性(xing)(xing)(xing)的(de)。由于(yu)優先吸(xi)(xi)附物(wu)種(zhong)的(de)類型和(he)吸(xi)(xi)附程度可(ke)(ke)(ke)能取(qu)決(jue)于(yu)表面的(de)離子狀態(tai)，這取(qu)決(jue)于(yu)溶液(ye)pH值。若流出物(wu)pH值不能改變(bian)（例如(ru)，當(dang)必須檢測到大量(liang)液(ye)體或(huo)環境問題時），適(shi)當(dang)的(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭表面改性(xing)(xing)(xing)可(ke)(ke)(ke)以提高污染物(wu)的(de)吸(xi)(xi)附能力。在其(qi)他情況下，溶液(ye)可(ke)(ke)(ke)以改變(bian)pH改善(shan)吸(xi)(xi)附。

　　在過(guo)去的(de)(de)(de)幾年(nian)里，為(wei)了提高活性(xing)(xing)炭從(cong)水(shui)介質中去除汞的(de)(de)(de)吸附(fu)能(neng)力，表(biao)面(mian)改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)開發受到了廣(guang)泛的(de)(de)(de)關注。據報(bao)道(dao)，硫作為(wei)一(yi)種有利于汞吸附(fu)的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)，因此硫的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)處(chu)理應(ying)該能(neng)夠改善汞的(de)(de)(de)吸附(fu)。

　　今(jin)天，金峰介紹了三種活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)作為液相中汞吸(xi)附劑(ji)的比(bi)較(jiao)研究。**種吸(xi)附劑(ji)是通過水(shui)蒸氣物理活(huo)(huo)化炭(tan)化，第(di)二種是硫(liu)酸和二硫(liu)化碳，以(yi)便將硫(liu)作為雜原子引入吸(xi)附劑(ji)表面(mian)，第(di)三種是普通活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)。所有活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)分(fen)批吸(xi)附和測(ce)量汞，并使用(yong)吸(xi)附等溫(wen)線來比(bi)較(jiao)其性(xing)能。

　　如(ru)圖所示，為了獲得(de)與零電荷相對應的(de)吸附劑(ji)點pH質量滴定的(de)結(jie)(jie)果(guo)(guo)在值下。本表(biao)總結(jie)(jie)了所研究吸附劑(ji)的(de)酸堿(jian)表(biao)面基團和(he)pH PZC的(de)結(jie)(jie)果(guo)(guo)。

　　酸(suan)堿(jian)表(biao)面基團的分析(xi)表(biao)明(ming) 與改性(xing)固體的結構性(xing)質相比(bi)(bi)，使用H 2 SO 4.與活性(xing)炭吸(xi)附劑相比(bi)(bi)，硫(liu)化處理(li)增加了兩個(ge)位(wei)點的數量和(he)表(biao)面化學(xue)變化。（酸(suan)基：堿(jian)基）比(bi)(bi)表(biao)示硫(liu)化處理(li)引起(qi)的表(biao)面化學(xue)變化。

　　與(yu)活性炭吸(xi)附(fu)劑(ji)相(xiang)比，在AC-CS 2吸(xi)附(fu)劑(ji)觀(guan)察到(dao)表(biao)面基(ji)團的(de)數(shu)量(liang)和類型更重要(yao)的(de)變化，這不(bu)(bu)(bu)僅是因為硫化吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)結(jie)構變化，而且(qie)與(yu)表(biao)面化學變化有(you)關(guan)，基(ji)本(ben)上(shang)(shang)通過酸堿基(ji)團的(de)數(shu)量(liang)和（酸基(ji)團：堿基(ji)團）的(de)比例(li)，基(ji)本(ben)上(shang)(shang)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)于未(wei)處(chu)理(li)的(de)吸(xi)附(fu)劑(ji)。對應硫化活性炭pH PZ0值和未(wei)處(chu)理(li)固(gu)體(ti)pH PZ0 三(san)種固(gu)體(ti)和溶液的(de)預(yu)測值明顯(xian)不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)。pH不(bu)(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)行為。

　　在(zai)固定pH在(zai)溫度下對活性炭吸附(fu)數據的分(fen)析(xi)表明，*高吸附(fu)能力(li)對應于AC-H 2 SO 4 吸附(fu)劑(k Freundlich參數的*高值(zhi))主要是(shi)由于硫酸引(yin)起的固體結構性質(zhi)的變化(hua)。與活性炭吸附(fu)劑相比，硫化(hua)處理產生(sheng)了(le)輕(qing)微的表面化(hua)學變化(hua)。

　　使(shi)用二硫(liu)化碳作為(wei)硫(liu)化劑(與(yu)AC和AC-H 2 SO 4 與(yu)吸(xi)附劑對應的(de)相(xiang)比，不同的(de)1 / n Freundlich參數)產生(sheng)了更重要的(de)表面化學(xue)變化。改(gai)性固體(ti)的(de)汞吸(xi)附能力(li)高于未(wei)經處(chu)理的(de)吸(xi)附劑。這些結果與(yu)相(xiang)應的(de)表面酸和堿基團相(xiang)一致。

　　活性炭(tan)汞溶(rong)液吸附研究(jiu)結果

　　活性炭(tan)是(shi)從(cong)水(shui)溶(rong)液中(zhong)吸(xi)附汞的(de)(de)優良吸(xi)附劑(ji)，通過表面化(hua)學改性可(ke)以提(ti)高其吸(xi)附效率(lv)。吸(xi)附劑(ji)容量(liang)的(de)(de)提(ti)高不僅取決于(yu)表面改性，還取決于(yu)溶(rong)液中(zhong)溶(rong)質的(de)(de)電(dian)(dian)荷(he)。這兩個因(yin)素取決于(yu)溶(rong)液pH值。活性炭(tan)表面硫化(hua)處理(li)(li)在零充電(dian)(dian)點、固(gu)體紋理(li)(li)性質（基(ji)本(ben)比表面和孔(kong)徑分布）以及(ji)酸堿(jian)表面基(ji)團的(de)(de)數量(liang)生重要變化(hua)。

　　從以(yi)上(shang)因素的(de)分(fen)析可以(yi)解釋活(huo)性炭的(de)吸(xi)(xi)附(fu)能力(li)和(he)溶液pH依賴關系。溫度(du)對所研究固體的(de)吸(xi)(xi)附(fu)性能沒有(you)顯著影響。觀察到(dao)隨溫度(du)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)容量(liang)的(de)輕微(wei)增加(jia)。這種(zhong)(zhong)行為是由于當溶質(zhi)(zhi)分(fen)子將溶劑(ji)分(fen)子取代到(dao)固體表(biao)(biao)面(mian)(mian)時的(de)能量(liang)變化(hua)。　*后得出結(jie)論，硫(liu)酸表(biao)(biao)面(mian)(mian)處理對活(huo)性炭的(de)多孔結(jie)構和(he)表(biao)(biao)面(mian)(mian)化(hua)學性質(zhi)(zhi)有(you)重(zhong)要變化(hua)，達到(dao)*高吸(xi)(xi)附(fu)水平。二硫(liu)化(hua)碳的(de)硫(liu)化(hua)處理也(ye)在固體、編(bian)織性和(he)表(biao)(biao)面(mian)(mian)化(hua)學性質(zhi)(zhi)等方面(mian)(mian)發生(sheng)了重(zhong)要變化(hua)。在這種(zhong)(zhong)情(qing)況下，由汞吸(xi)(xi)附(fu)的(de)有(you)利表(biao)(biao)面(mian)(mian)化(hua)學物質(zhi)(zhi)平衡(heng)減少了表(biao)(biao)面(mian)(mian)積和(he)孔體積，使活(huo)性炭優(you)于未經處理的(de)活(huo)性炭。