攪(jiao)拌技術對活性(xing)炭吸附的影響

　　活性(xing)(xing)炭(tan)吸附過程是去除水中有機(ji)(ji)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)*有效的方法之一。吸附設計相(xiang)對(dui)靈活簡單，成本低，操(cao)作再生(sheng)方便，無或低代有毒物(wu)質(zhi)。由于活性(xing)(xing)炭(tan)具(ju)有較(jiao)高(gao)的表面積(ji)、孔(kong)體積(ji)和(he)孔(kong)徑分布，是目前(qian)吸附效率(lv)*高(gao)的有機(ji)(ji)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)吸附劑(ji)。活性(xing)(xing)炭(tan)上有機(ji)(ji)化合物(wu)吸附的有效性(xing)(xing)取決于其孔(kong)隙結(jie)構和(he)表面化學(xue)(xue)性(xing)(xing)質(zhi)、物(wu)理化學(xue)(xue)性(xing)(xing)質(zhi)（分子量、溶(rong)解度、極性(xing)(xing)、官(guan)能組類(lei)型(xing)）、溶(rong)液(ye)化學(xue)(xue)性(xing)(xing)質(zhi)（離子強度、pH值)和(he)溫度。這些(xie)因(yin)素對(dui)不同(tong)有機(ji)(ji)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)的動力學(xue)(xue)和(he)吸附平衡有不同(tong)的影響。

　　吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)試驗(yan)通(tong)常在含(han)有固定體(ti)積吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)溶(rong)液（初(chu)始濃度不同）和已(yi)知(zhi)質量吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的錐形瓶中進行。然后搖動樣(yang)品，直(zhi)到達(da)到平衡。然而，作者很少提供樣(yang)品混(hun)合(he)(he)的條(tiao)件(jian)。混(hun)合(he)(he)對吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的影響(xiang)通(tong)常被(bei)忽視(shi)。只有少數研究(jiu)過吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)和混(hun)合(he)(he)速度的影響(xiang)。然而，據我們所知(zhi)，不同混(hun)合(he)(he)技術對吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的影響(xiang)尚未被(bei)研究(jiu)。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)(shang)(shang)有(you)(you)機污染物吸(xi)附(fu)動力學(xue)和(he)(he)(he)吸(xi)附(fu)能(neng)力的(de)不同攪(jiao)拌(ban)技術及其(qi)影響。通過氣泡將樣(yang)品與(yu)實驗室(shi)搖動器(qi)、機械(xie)(槳式)攪(jiao)拌(ban)器(qi)和(he)(he)(he)磁性(xing)攪(jiao)拌(ban)器(qi)混(hun)合。還檢查(cha)了攪(jiao)拌(ban)速度(du)的(de)影響。4-氯(lv)(lv)酚(fen)(4-氯(lv)(lv)酚(fen))-CP)作為目標污染物，它對(dui)水(shui)生生物、植(zhi)物和(he)(he)(he)人類(lei)有(you)(you)毒，在(zai)飲用水(shui)中很常見。另外，對(dui)活(huo)性(xing)炭上(shang)(shang)(shang)4-氯(lv)(lv)苯酚(fen)的(de)吸(xi)附(fu)也(ye)有(you)(you)很好(hao)的(de)描(miao)述。介(jie)紹了4-氯(lv)(lv)酚(fen)吸(xi)附(fu)在(zai)各種改性(xing)和(he)(he)(he)未改性(xing)活(huo)性(xing)炭上(shang)(shang)(shang)，以(yi)及4-氯(lv)(lv)酚(fen)吸(xi)附(fu)在(zai)影響活(huo)性(xing)炭上(shang)(shang)(shang)-CP其(qi)他(ta)吸(xi)附(fu)因素的(de)影響，包括離子強度(du)和(he)(he)(he)pH 。

　　所需的實(shi)驗材(cai)料和儀器

　　4-氯(lv)酚、活性炭(tan)、鹽酸、氫氟酸和(he)HPLC級(ji)乙腈。顆粒(li)活性炭(tan)作為吸(xi)(xi)附劑，使(shi)用(yong)前使(shi)用(yong)活性炭(tan)HCl和(he)HF預(yu)處(chu)理濃酸除灰，用(yong)去離子水沖(chong)洗幾次(ci)。然后130吸(xi)(xi)附劑℃烘箱(xiang)干燥至恒重，并在(zai)烘箱(xiang)中進一步研究。活性炭(tan)表面積(S BET)根(gen)據氮(dan)低溫吸(xi)(xi)附-解(jie)吸(xi)(xi)等溫線確定(ding)。在(zai)吸(xi)(xi)附研究中，通過(guo)空氣(qi)(qi)、氮(dan)氣(qi)(qi)、實驗室搖床、機(ji)械攪拌(ban)器和(he)磁(ci)攪拌(ban)器分(fen)別測試活性炭(tan)樣品。

　　吸附實驗

　　吸附實驗(yan)包含0.05μL4-CP溶液和0.025g在活性炭錐形瓶(ping)(或圓底燒瓶(ping))中(zhong)進行動力學(xue)研究。℃下進行初始(shi)4-CP濃(nong)度(du)為1.0mmol L -1.色(se)譜測量4-CP的(de)濃(nong)度(du)。

　　分析方法

　　4-CP的濃度通過使(shi)用(yong)UV測量高效(xiao)液相(xiang)(xiang)色譜。2.使(shi)用(yong)色譜分析(xi).0×150mm，3μm柱進(jin)行(xing)。色譜條(tiao)件如下(xia)：流動(dong)相(xiang)(xiang) - 乙(yi)腈(jing)/水乙(yi)酸(50/50，v / v)調節至(zhi)pH 3.0; 流速(su)0.25mL min -1 ; 和(he)分析(xi)波長281nm。所有(you)實(shi)驗(yan)在相(xiang)(xiang)同條(tiao)件下(xia)一式三份(fen)進(jin)行(xing)，平均值(zhi)用(yong)于(yu)進(jin)一步計算。使(shi)用(yong)t檢驗(yan)和(he)/或ANOVA和(he)Tukey檢驗(yan)分析(xi)獲得的數據。用(yong)*低顯著性(xing)差異(yi)(yi)檢查任何一對治療(liao)方法(fa)之間(jian)的差異(yi)(yi)，顯著性(xing)水平為(wei)0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混(hun)合技(ji)術4-CP實(shi)驗(yan)室(shi)搖動(dong)器(qi)(qi)、機(ji)械攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)力(li)攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)用于吸(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)影(ying)響rpm攪拌(ban)(ban)(ban)附(fu)劑和(he)溶液攪拌(ban)(ban)(ban)錐形瓶。結果(guo)如圖1所(suo)示(shi) 。實(shi)驗(yan)室(shi)搖床(chuang)、機(ji)械攪拌(ban)(ban)(ban)機(ji)和(he)磁(ci)(ci)攪拌(ban)(ban)(ban)機(ji)的(de)(de)偽(wei)二(er)次速(su)率常(chang)數分(fen)別為(wei)0.597±0.013,0.701±0.005和(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統(tong)計(ji)(ji)學上，機(ji)械攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)之間的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)速(su)度差(cha)異(yi)并不明(ming)顯(p = 0.34)。在這兩種情況下(xia)，吸(xi)(xi)附(fu)比(bi)(bi)使用實(shi)驗(yan)室(shi)搖床(chuang)更(geng)快。實(shi)驗(yan)室(shi)搖床(chuang)與機(ji)械攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)、實(shi)驗(yan)室(shi)搖床(chuang)與磁(ci)(ci)攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)的(de)(de)差(cha)異(yi)具有統(tong)計(ji)(ji)顯著性(q e)觀(guan)察(cha)到相同的(de)(de)相關性，如下(xia)：1.359(實(shi)驗(yan)室(shi)搖床(chuang)).442和(he)1.430(磁(ci)(ci)攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi))mmol·g -1。所(suo)有這些結果(guo)表明(ming)，混(hun)合技(ji)術在動(dong)力(li)學和(he)吸(xi)(xi)附(fu)平衡中(zhong)起著重(zhong)要作用。比(bi)(bi)實(shi)驗(yan)室(shi)振(zhen)蕩(dang)器(qi)(qi)更(geng)好地觀(guan)察(cha)到機(ji)械攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)的(de)(de)結果(guo)。吸(xi)(xi)附(fu)速(su)率和(he)吸(xi)(xi)附(fu)容(rong)量的(de)(de)增加(jia)是攪拌(ban)(ban)(ban)棒或攪拌(ban)(ban)(ban)槳與活性炭物(wu)理(li)接觸的(de)(de)結果(guo)。因此(ci)，吸(xi)(xi)附(fu)材料的(de)(de)尺寸減小，吸(xi)(xi)附(fu)位點更(geng)容(rong)易接近吸(xi)(xi)附(fu)分(fen)子吸(xi)(xi)附(fu)動(dong)力(li)學和(he)活性炭粒徑的(de)(de)增加(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研究了混合速度(du)對水溶液對4-氯(lv)酚吸附的影響。吸附劑量，初始4-CP濃(nong)度(du)和(he)溫(wen)度(du)保(bao)持恒定。1000年使用(yong)機(ji)械攪(jiao)拌(ban)(ban)器和(he)磁性攪(jiao)拌(ban)(ban)器rpm至(zhi)500rpm研究速度(du)。4.攪(jiao)拌(ban)(ban)速率(lv)-CP吸附影響見(jian)圖(tu)2和(he)表1。

　　可(ke)以看出，吸(xi)(xi)附(fu)速(su)率(lv)(lv)受(shou)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)影響很大(da)(da) - 隨(sui)著攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，吸(xi)(xi)附(fu)率(lv)(lv)顯著提高(gao)。攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)率(lv)(lv)從1000開始rpm增(zeng)加到(dao)(dao)500rpm，k 2值分別從0.577增(zeng)加到(dao)(dao)1.264g mmol -1 h -1(機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji))和(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器)。在(zai)相同的(de)(de)(de)(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)下，機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器和(he)磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器之間的(de)(de)(de)(de)(de)差異沒有(you)統計意(yi)義(p > 0.05)。4-CP由(you)于湍流液體(ti)擴(kuo)散到(dao)(dao)活(huo)性(xing)炭顆(ke)(ke)(ke)粒周圍的(de)(de)(de)(de)(de)液體(ti)邊界(jie)層(ceng)擴(kuo)散到(dao)(dao)活(huo)性(xing)炭顆(ke)(ke)(ke)粒周圍的(de)(de)(de)(de)(de)液體(ti)邊界(jie)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)率(lv)(lv)變高(gao)。隨(sui)著攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)顆(ke)(ke)(ke)粒的(de)(de)(de)(de)(de)破碎程度(du)可(ke)能(neng)會進一步增(zeng)強。在(zai)這些(xie)研(yan)究(jiu)中，試驗(yan)前和(he)試驗(yan)后的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)顆(ke)(ke)(ke)粒大(da)(da)小(xiao)尚未(wei)確定(ding)，但在(zai)4歲-CP有(you)證據可(ke)以檢查(cha)吸(xi)(xi)附(fu)動力學活(huo)性(xing)炭小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)影響。還描述(shu)了活(huo)性(xing)白土在(zai)堿性(xing)染(ran)料吸(xi)(xi)附(fu)上的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加[ 6 ]以及乙(yi)酸，吡蟲(chong)啉和(he)4-氯苯酚在(zai)活(huo)性(xing)炭上。

　　表1中(zhong)的數據 也說明攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)(su)率(lv)(lv)不(bu)僅影(ying)響(xiang)吸(xi)附(fu)(fu)動力(li)學，還影(ying)響(xiang)4-CP去除水中(zhong)的效率(lv)(lv)。吸(xi)附(fu)(fu)容量(liang)(liang)從(cong)(cong)1.385增(zeng)加(jia)(jia)到1.520 mmol·g -1(機械(xie)攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機)和從(cong)(cong)1.391增(zeng)加(jia)(jia)到1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器)從(cong)(cong)100增(zeng)加(jia)(jia)到500rpm。觀察到從(cong)(cong)20.06 4-CP吸(xi)附(fu)(fu)容量(liang)(liang)增(zeng)加(jia)(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)(su)度從(cong)(cong)300到600轉。然而，一些作(zuo)者報告(gao)說，只有一定的限度才能提(ti)高攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)(su)度，超過這種吸(xi)附(fu)(fu)容量(liang)(liang)沒有顯著增(zeng)加(jia)(jia)吸(xi)附(fu)(fu)增(zeng)加(jia)(jia)。在某些情況(kuang)下，觀察到吸(xi)附(fu)(fu)容量(liang)(liang)在更高混合速(su)(su)率(lv)(lv)較高。正如(ru)作(zuo)者所提(ti)出的，這是因為吸(xi)附(fu)(fu)分(fen)子和吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)顆粒的動能在非常高的攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)(su)度下增(zeng)加(jia)(jia)到足(zu)以相(xiang)互碰撞，導致(zhi)分(fen)離松散(san)的吸(xi)附(fu)(fu)分(fen)子。

　　本文闡述了不同攪拌(ban)技(ji)術對顆(ke)粒(li)活(huo)性(xing)(xing)炭吸(xi)附4-氯(lv)酚的(de)(de)影響。研(yan)究(jiu)了燒瓶類(lei)型(xing)(xing)的(de)(de)影響，包括(kuo)實驗室搖(yao)床(chuang)、機械攪拌(ban)機、磁(ci)性(xing)(xing)攪拌(ban)機和混合氣泡(pao)（空氣或氮(dan)氣）的(de)(de)攪拌(ban)機類(lei)型(xing)(xing)。它(ta)還測試了混合速(su)度(du)對活(huo)性(xing)(xing)炭上(shang)4-氯(lv)酚吸(xi)附的(de)(de)影響。