活性炭從液體中吸附汞

　　汞(gong)(gong)是環(huan)境(jing)中(zhong)*有(you)毒的(de)(de)(de)金屬(shu)之一(yi)。活(huo)(huo)性炭(tan)吸附(fu)技術(shu)已經(jing)存(cun)在于汞(gong)(gong)減排技術(shu)中(zhong)。活(huo)(huo)性炭(tan)是一(yi)種通用吸附(fu)劑(ji)(ji)，被認(ren)為是去除水(shui)中(zhong)汞(gong)(gong)的(de)(de)(de)非(fei)常(chang)有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)替代(dai)方(fang)法。除其他因素外，固體(ti)表面吸附(fu)污染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)有(you)效(xiao)性還取決于溶劑(ji)(ji)中(zhong)污染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)化學(xue)電(dian)荷和吸附(fu)系統(tong)pH吸附(fu)劑(ji)(ji)表面的(de)(de)(de)凈電(dian)荷。木質活(huo)(huo)性炭(tan)一(yi)般用作(zuo)這項工作(zuo)的(de)(de)(de)吸附(fu)劑(ji)(ji)。硫(liu)酸浸漬(zi)和二(er)硫(liu)化碳兩次硫(liu)化，以提(ti)高汞(gong)(gong)捕獲的(de)(de)(de)吸附(fu)能力。不同的(de)(de)(de)溫度和溶液pH分(fen)批(pi)吸附(fu)試驗(yan)值下(xia)。討論了表面化學(xue)和操作(zuo)條件對吸附(fu)能力的(de)(de)(de)影響(xiang)。

　　但汞(gong)是(shi)一種(zhong)重要而(er)有用的(de)(de)工業材料。汞(gong)和(he)汞(gong)化合物(wu)長期(qi)以(yi)來一直被(bei)用作油墨(辰砂，紅(hong)硫(liu)化物(wu))中的(de)(de)顏(yan)料，作為早期(qi)冶金(鍍金銅)和(he)儀(yi)器儀(yi)表(溫度計(ji)，氣壓計(ji))和(he)許(xu)多行業(從其礦石中回收黃(huang)金)通過(guo)電解鹽(yan)水等制造(zao)氯和(he)氫(qing)氧化鈉(na))，或存在(zai)(zai)(zai)于它們的(de)(de)廢水中。汞(gong)一旦(dan)進入食物(wu)鏈，這(zhe)種(zhong)元素就會在(zai)(zai)(zai)人類(lei)和(he)動物(wu)中積(ji)累，對健康產生許(xu)多不(bu)利影(ying)響。為了(le)防止汞(gong)毒性(xing)引起(qi)的(de)(de)問(wen)題，提(ti)出(chu)了(le)離子交換、吸附、硫(liu)化物(wu)沉淀、電沉積(ji)、溶劑提(ti)取和(he)膜工藝(yi)等幾(ji)種(zhong)技(ji)術。活性(xing)炭吸附被(bei)認為是(shi)從水中去除痕量金屬的(de)(de)可(ke)用技(ji)術替代品的(de)(de)經濟(ji)可(ke)行性(xing)。活性(xing)炭是(shi)一種(zhong)可(ke)從包括工業活動廢物(wu)在(zai)(zai)(zai)內的(de)(de)各種(zhong)原。活性(xing)炭發現了(le)從水中去除汞(gong)的(de)(de)非常有效的(de)(de)替代品。

　　由于(yu)(yu)溶(rong)質(zhi)(zhi)和溶(rong)劑(ji)都是固體(ti)表面(mian)的(de)(de)(de)競爭(zheng)，因此(ci)在液(ye)相中吸(xi)(xi)附是一種(zhong)復(fu)雜的(de)(de)(de)現象(xiang)。簡而言之，溶(rong)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附取決(jue)于(yu)(yu)活性(xing)炭吸(xi)(xi)附劑(ji)的(de)(de)(de)分子大小(xiao)和化學性(xing)質(zhi)(zhi)，以(yi)(yi)及其(qi)表面(mian)化學性(xing)質(zhi)(zhi)。根據(ju)溶(rong)液(ye)的(de)(de)(de)組成(cheng)和pH值(zhi)，其(qi)可以(yi)(yi)是正的(de)(de)(de)，負的(de)(de)(de)或中性(xing)的(de)(de)(de)。由于(yu)(yu)優先吸(xi)(xi)附物種(zhong)的(de)(de)(de)類型和吸(xi)(xi)附程度(du)可能(neng)取決(jue)于(yu)(yu)表面(mian)的(de)(de)(de)離子狀態，這取決(jue)于(yu)(yu)溶(rong)液(ye)pH值(zhi)。若流出(chu)物pH值(zhi)不能(neng)改(gai)(gai)變(bian)(bian)（例(li)如，當必(bi)須檢測到(dao)大量液(ye)體(ti)或環境(jing)問(wen)題時），適當的(de)(de)(de)活性(xing)炭表面(mian)改(gai)(gai)性(xing)可以(yi)(yi)提高污染物的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附能(neng)力。在其(qi)他情況(kuang)下(xia)，溶(rong)液(ye)可以(yi)(yi)改(gai)(gai)變(bian)(bian)pH改(gai)(gai)善吸(xi)(xi)附。

　　在(zai)過去的(de)(de)幾年里，為(wei)了提高活(huo)性(xing)炭從水(shui)介質中去除汞的(de)(de)吸(xi)附能(neng)力，表(biao)面改(gai)性(xing)活(huo)性(xing)炭的(de)(de)開發受到了廣泛的(de)(de)關注。據(ju)報(bao)道(dao)，硫作(zuo)為(wei)一種有利于汞吸(xi)附的(de)(de)元(yuan)素，因此硫的(de)(de)表(biao)面處理應該能(neng)夠(gou)改(gai)善汞的(de)(de)吸(xi)附。

　　今天，金峰介(jie)紹了(le)三種(zhong)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)作(zuo)為液相中(zhong)汞吸(xi)附劑的比(bi)較研(yan)究(jiu)。**種(zhong)吸(xi)附劑是通過水蒸氣(qi)物(wu)理活(huo)化(hua)(hua)炭(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)，第二種(zhong)是硫酸和二硫化(hua)(hua)碳，以便將硫作(zuo)為雜原子引入吸(xi)附劑表(biao)面(mian)，第三種(zhong)是普通活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)。所有活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)分批吸(xi)附和測量汞，并使用吸(xi)附等溫線來比(bi)較其性(xing)能。

　　如圖所示，為(wei)了(le)(le)獲得與零電荷相對應的(de)吸附劑(ji)(ji)點(dian)pH質(zhi)量滴定的(de)結(jie)果在值下(xia)。本表總結(jie)了(le)(le)所研究吸附劑(ji)(ji)的(de)酸堿表面基團和pH PZC的(de)結(jie)果。

　　酸堿表(biao)面(mian)基團的(de)分析表(biao)明 與改性(xing)(xing)固體的(de)結構性(xing)(xing)質相比(bi)，使用H 2 SO 4.與活性(xing)(xing)炭吸(xi)附(fu)劑(ji)相比(bi)，硫(liu)化(hua)處理增加了兩個位點的(de)數量和(he)表(biao)面(mian)化(hua)學變化(hua)。（酸基：堿基）比(bi)表(biao)示硫(liu)化(hua)處理引(yin)起的(de)表(biao)面(mian)化(hua)學變化(hua)。

　　與活性炭吸(xi)附(fu)(fu)劑相比，在AC-CS 2吸(xi)附(fu)(fu)劑觀察到表面基(ji)團(tuan)(tuan)(tuan)的(de)數(shu)量和類型更重要的(de)變(bian)(bian)化，這不(bu)僅是因(yin)為(wei)硫化吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)結(jie)構變(bian)(bian)化，而且與表面化學(xue)變(bian)(bian)化有關，基(ji)本上通過酸(suan)堿基(ji)團(tuan)(tuan)(tuan)的(de)數(shu)量和（酸(suan)基(ji)團(tuan)(tuan)(tuan)：堿基(ji)團(tuan)(tuan)(tuan)）的(de)比例(li)，基(ji)本上不(bu)同(tong)于未處(chu)理的(de)吸(xi)附(fu)(fu)劑。對應硫化活性炭pH PZ0值和未處(chu)理固體pH PZ0 三種固體和溶(rong)液的(de)預(yu)測值明顯(xian)不(bu)同(tong)。pH不(bu)同(tong)的(de)行為(wei)。

　　在(zai)固定pH在(zai)溫(wen)度下對(dui)活性(xing)(xing)炭吸(xi)附數(shu)據的(de)(de)(de)分析表(biao)明，*高(gao)吸(xi)附能力對(dui)應于(yu)AC-H 2 SO 4 吸(xi)附劑(k Freundlich參數(shu)的(de)(de)(de)*高(gao)值(zhi))主要是由于(yu)硫酸引起的(de)(de)(de)固體(ti)結構性(xing)(xing)質的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)。與活性(xing)(xing)炭吸(xi)附劑相比，硫化(hua)處理產生(sheng)了輕微的(de)(de)(de)表(biao)面化(hua)學變(bian)化(hua)。

　　使用二硫化碳作為硫化劑(ji)(與AC和AC-H 2 SO 4 與吸附劑(ji)對(dui)應(ying)的(de)相比，不同的(de)1 / n Freundlich參(can)數(shu))產生(sheng)了更(geng)重要(yao)的(de)表面化學變化。改性固體的(de)汞吸附能力高于未經處(chu)理的(de)吸附劑(ji)。這些結果與相應(ying)的(de)表面酸和堿基團(tuan)相一致(zhi)。

　　活性炭汞溶液吸附研究結果

　　活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)是從水溶(rong)液中(zhong)(zhong)吸附汞的(de)優良吸附劑(ji)，通過表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)化學改性(xing)(xing)(xing)可以提高其吸附效率。吸附劑(ji)容量(liang)的(de)提高不僅(jin)取(qu)決(jue)于(yu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)改性(xing)(xing)(xing)，還取(qu)決(jue)于(yu)溶(rong)液中(zhong)(zhong)溶(rong)質(zhi)的(de)電(dian)(dian)荷。這兩個因素取(qu)決(jue)于(yu)溶(rong)液pH值。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)硫化處理在(zai)零充電(dian)(dian)點、固體紋理性(xing)(xing)(xing)質(zhi)（基本比表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)和孔徑分布）以及酸堿表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)基團的(de)數量(liang)生(sheng)重要變(bian)化。

　　從(cong)以上因素的(de)分(fen)析(xi)可(ke)以解釋活性(xing)炭(tan)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能力(li)和(he)(he)溶液pH依賴關系(xi)。溫度(du)對(dui)所研(yan)究(jiu)固(gu)體(ti)(ti)(ti)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)性(xing)能沒有(you)顯著影響。觀察到隨溫度(du)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)的(de)輕微增(zeng)加。這(zhe)(zhe)種行為是由于當(dang)溶質分(fen)子將溶劑(ji)分(fen)子取代到固(gu)體(ti)(ti)(ti)表(biao)面(mian)時的(de)能量(liang)(liang)變化(hua)(hua)。　*后得出結論，硫(liu)酸(suan)表(biao)面(mian)處(chu)(chu)理對(dui)活性(xing)炭(tan)的(de)多孔結構(gou)和(he)(he)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學(xue)性(xing)質有(you)重要變化(hua)(hua)，達到*高吸(xi)附(fu)(fu)(fu)水平(ping)。二硫(liu)化(hua)(hua)碳的(de)硫(liu)化(hua)(hua)處(chu)(chu)理也在(zai)(zai)固(gu)體(ti)(ti)(ti)、編(bian)織(zhi)性(xing)和(he)(he)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學(xue)性(xing)質等方面(mian)發(fa)生了重要變化(hua)(hua)。在(zai)(zai)這(zhe)(zhe)種情況下(xia)，由汞吸(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)有(you)利(li)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學(xue)物質平(ping)衡減(jian)少(shao)了表(biao)面(mian)積和(he)(he)孔體(ti)(ti)(ti)積，使活性(xing)炭(tan)優于未(wei)經(jing)處(chu)(chu)理的(de)活性(xing)炭(tan)。