活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與(yu)傳(chuan)統活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭相(xiang)比，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭納(na)米(mi)材料(liao)具(ju)有較(jiao)高的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)體積比，吸引了環境污(wu)染物和(he)(he)(he)有害(hai)金屬的(de)注意。但由于酸性(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)官能團(tuan)，碳(tan)納(na)米(mi)管和(he)(he)(he)石墨烯對(dui)從水(shui)(shui)中(zhong)去(qu)(qu)除氧代陰離子(zi)無效。在(zai)(zai)這里，我(wo)們展示了去(qu)(qu)離子(zi)水(shui)(shui)溶液中(zhong)對(dui)砷酸鹽和(he)(he)(he)硒酸鹽的(de)良好吸附。納(na)米(mi)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭的(de)關鍵(jian)特點是(shi)去(qu)(qu)除金屬氧化(hua)物納(na)米(mi)顆(ke)粒的(de)微孔(kong)和(he)(he)(he)堿性(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)基團(tuan)的(de)存在(zai)(zai)。與(yu)商業活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭相(xiang)比，納(na)米(mi)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭在(zai)(zai)運河和(he)(he)(he)井水(shui)(shui)中(zhong)具(ju)有優(you)異的(de)砷酸鹽去(qu)(qu)除和(he)(he)(he)微堿性(xing)pH。

　　隨著活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)納米技(ji)術的(de)發展(zhan)，人們一直在開(kai)發利用這些(xie)納米活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)材(cai)料(liao)進行水處理的(de)高(gao)表面體積(ji)比。*近證明(ming)了(le)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)和石墨烯(xi)基吸附劑用于去(qu)除(chu)汞、砷、鉻和硒(xi)等金屬的(de)吸附作用。與碳納米管和石墨烯(xi)不同，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)納米結構具有(you)(you)良好的(de)生物相容性(xing)。因此，納米活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)可能是環境修復應用的(de)有(you)(you)希望材(cai)料(liao)，如從水中去(qu)除(chu)有(you)(you)害(hai)金屬。

　　球(qiu)形納米活(huo)性炭(tan)材料

　　在(zai)前(qian)溶液中(zhong)加(jia)入金(jin)(jin)(jin)屬(shu)鹽，加(jia)熱分解，形成(cheng)(cheng)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)納米顆粒，作為碳(tan)(tan)水化(hua)(hua)合物(wu)源碳(tan)(tan)化(hua)(hua)的成(cheng)(cheng)核點。合成(cheng)(cheng)蝕刻去除(chu)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)納米顆粒，留(liu)下高多(duo)孔活(huo)性炭(tan)(圖1A)。活(huo)性炭(tan)中(zhong)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)納米顆粒的尺寸可(ke)(ke)以通過調(diao)整前(qian)體的比例來(lai)控制(zhi)，從而控制(zhi)孔徑。因(yin)此，該合成(cheng)(cheng)方(fang)法可(ke)(ke)用于吸附金(jin)(jin)(jin)，活(huo)性炭(tan)材(cai)料的起(qi)源和物(wu)理化(hua)(hua)學性質（如(ru)表面(mian)積(ji)、微孔）差異很大，隔離沉積(ji)物(wu)PBDEs對(dui)效(xiao)果了解較少。

　　根據(ju)不(bu)同(tong)的(de)原料(liao)、燃燒(shao)(shao)方(fang)法和廣(guang)泛的(de)可用(yong)性(xing)(xing)(xing)(xing)和應用(yong)，選擇活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)和生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)三種不(bu)同(tong)的(de)材料(liao)。活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。木(mu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)來源于4000木(mu)質(zhi)素材料(liao)°C下(xia)的(de)燃燒(shao)(shao)。原料(liao)為(wei)4000生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)樣品℃由不(bu)完全(quan)燃燒(shao)(shao)引起的(de)。將所(suo)有活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)材料(liao)研磨(mo)成100目(0.149mm使(shi)用(yong)前在(zai)室溫下(xia)儲(chu)存孔徑)。以(yi)上分析(xi)了活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)材料(liao)OC含量。使(shi)用(yong)表(biao)面(mian)積(ji)分析(xi)儀BET氮等溫線(xian)測定比表(biao)面(mian)積(ji)(SSA)和微(wei)孔率(lv)。活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)、生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。

　　為了比較(jiao)活性(xing)(xing)炭材料降低(di)沉(chen)(chen)積物(wu)中不含多(duo)溴二(er)苯醚的C的有效性(xing)(xing)，在(zai)(zai)用(yong)于(yu)纖(xian)維(wei)暴露之前，用(yong)活性(xing)(xing)炭，木炭或生(sheng)物(wu)炭對JL和(he)SD修(xiu)正(zheng)了沉(chen)(chen)積物(wu)。在(zai)(zai)沉(chen)(chen)淀物(wu)中加入(ru)1000μg/ kg每(mei)種多(duo)溴二(er)苯醚同源物(wu)，如上(shang)述平衡7天(tian)，然(ran)后(hou)在(zai)(zai)0(未修(xiu)正(zheng)對照)，0.5，1.0，1.5，3.0和(he)6.與活性(xing)(xing)炭、木炭或生(sheng)物(wu)炭混(hun)合。基于(yu)沉(chen)(chen)積物(wu)干重的%。120年活性(xing)(xing)炭修(xiu)正(zheng)沉(chen)(chen)積物(wu)rpm產生(sheng)下混(hun)合7天(tian)PBDE污染沉(chen)(chen)積物(wu)樣品。等(deng)份的修(xiu)正(zheng)沉(chen)(chen)淀物(wu)(1).0g，干重)，一片1cm PDMS纖(xian)維(wei)和(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(tian)后(hou)，回收PDMS纖(xian)維(wei)，提取和(he)分析。

　　活性炭沉積在混合條(tiao)件下(xia)PDMS纖維吸收(shou)動力學。

　　多溴聯苯醚中(zhong)活性炭類型的(de)差異(yi)

　　通(tong)過(guo)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸附或隔(ge)離平衡PBDEs反(fan)映了(le)它們PDMS纖維(C PDMS)檢(jian)測到的(de)水平變化(hua)。在JL在沉(chen)積(ji)物中，隨著活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)修(xiu)正，C PDMS顯著下降(jiang)(jiang)(jiang)，并且活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)類型之間的(de)減少不(bu)同(tong)(圖2)。例(li)如，當生物炭(tan)(tan)用于(yu)0時(shi).5%修(xiu)正JL沉(chen)積(ji)物時(shi)，C PDMS30水平降(jiang)(jiang)(jiang)低到未沉(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)沉(chen)積(ji)物中.0-67.8%。木(mu)炭(tan)(tan)(29.7-63.5%的(de)效果(guo)與生物炭(tan)(tan)相似(si)(圖2)。相比之下，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)修(xiu)正沉(chen)積(ji)物C PDMS下降(jiang)(jiang)(jiang)幅度較大(da)(圖2)。例(li)如，在0中.5%活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)JL對于(yu)不(bu)同(tong)的(de)同(tong)源(yuan)物，C PDMS降(jiang)(jiang)(jiang)至未改進處理(li)水平1.8-8.1%。平均而言，添加1.0%的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)導致所選活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)BDE同(tong)系(xi)物的(de)C PDMS將1降(jiang)(jiang)(jiang)低到對照水平.7-5.9%表(biao)明活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)在沉(chen)積(ji)物中螯合PBDEs能力(li)遠(yuan)高于(yu)其他黑(hei)碳材料。

　　沉(chen)積(ji)在(zai)水中PDMS纖維上的BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)不(bu)同(tong)類(lei)型活性炭的濃度(du)隔離效果。

　　本研究(jiu)開發了一(yi)(yi)種測量沉積物中不(bu)(bu)含(han)多溴(xiu)二苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)方(fang)法C，該方(fang)法進一(yi)(yi)步用(yong)于比較不(bu)(bu)同的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)材料C free密封多溴(xiu)聯苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)效(xiao)率。研究(jiu)結果表(biao)明，雖然不(bu)(bu)含(han)多溴(xiu)二苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)C通過活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)修正(zheng)減少，但不(bu)(bu)同類型的(de)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)之(zhi)間存在(zai)很大(da)差異，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)比生(sheng)物炭(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)更(geng)有(you)效(xiao)。此外(wai)，由于微(wei)(wei)孔分布不(bu)(bu)同，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)優先(xian)隔離(li)低溴(xiu)化溴(xiu)化BDE，生(sheng)物炭(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)表(biao)現出高溴(xiu)化溴(xiu)化二苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)選(xuan)擇性(xing)吸附(fu)。減少C.同一(yi)(yi)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)修正(zheng)案的(de)沉積物之(zhi)間的(de)免費差異很大(da)，而(er)且(qie)更(geng)高OC含(han)量似乎抑制了炭(tan)(tan)(tan)黑的(de)作用(yong)。另一(yi)(yi)方(fang)面，由于天(tian)然有(you)機(ji)物或膠體可能(neng)競(jing)爭吸附(fu)位(wei)(wei)點或阻(zu)塞微(wei)(wei)孔，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)隔離(li)能(neng)力可能(neng)會因老(lao)化效(xiao)應而(er)發生(sheng)變化。因此，在(zai)應用(yong)于污染沉積物原位(wei)(wei)修復之(zhi)前，需要進一(yi)(yi)步了解活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)多溴(xiu)二苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)等老(lao)化情(qing)況HOCs對活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)類型的(de)隔離(li)和(he)依賴。