攪拌技術對活性炭吸(xi)附(fu)的影響

　　活(huo)(huo)性(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)過程是(shi)去除水中有機(ji)(ji)污染物(wu)*有效(xiao)(xiao)的(de)方(fang)法之一。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)設計相對靈活(huo)(huo)簡單(dan)，成本低，操(cao)作再生方(fang)便，無或(huo)低代有毒物(wu)質(zhi)(zhi)。由于活(huo)(huo)性(xing)炭具有較高(gao)的(de)表面積、孔體積和(he)孔徑分(fen)布，是(shi)目前吸(xi)(xi)(xi)附(fu)效(xiao)(xiao)率*高(gao)的(de)有機(ji)(ji)污染物(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)。活(huo)(huo)性(xing)炭上(shang)有機(ji)(ji)化(hua)合物(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)有效(xiao)(xiao)性(xing)取(qu)決于其孔隙結構和(he)表面化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)(zhi)、物(wu)理(li)化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)(zhi)（分(fen)子量、溶(rong)(rong)解度(du)、極(ji)性(xing)、官能組(zu)類型）、溶(rong)(rong)液(ye)化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)(zhi)（離子強度(du)、pH值)和(he)溫度(du)。這些因素對不同有機(ji)(ji)污染物(wu)的(de)動力學(xue)和(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)平衡有不同的(de)影(ying)響。

　　吸附(fu)試(shi)驗通常在含有固定體積吸附(fu)溶液（初始(shi)濃度不同）和已知質量吸附(fu)劑(ji)的(de)(de)錐形瓶中進(jin)行(xing)。然(ran)(ran)后搖動樣品，直到達(da)到平衡。然(ran)(ran)而，作者很少(shao)提供樣品混(hun)合(he)的(de)(de)條件(jian)。混(hun)合(he)對吸附(fu)的(de)(de)影響(xiang)通常被(bei)忽視。只有少(shao)數研(yan)究過吸附(fu)和混(hun)合(he)速(su)度的(de)(de)影響(xiang)。然(ran)(ran)而，據我們所知，不同混(hun)合(he)技術(shu)對吸附(fu)的(de)(de)影響(xiang)尚未被(bei)研(yan)究。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)有(you)(you)(you)機污(wu)染物(wu)吸(xi)(xi)附動力學(xue)和(he)(he)吸(xi)(xi)附能力的不同攪拌技術及(ji)其影響。通過氣泡將樣品與實(shi)驗室搖動器(qi)、機械(槳式(shi))攪拌器(qi)和(he)(he)磁性攪拌器(qi)混合。還檢查(cha)了攪拌速度的影響。4-氯(lv)酚(fen)(4-氯(lv)酚(fen))-CP)作為目標污(wu)染物(wu)，它對(dui)水(shui)生(sheng)生(sheng)物(wu)、植(zhi)物(wu)和(he)(he)人(ren)類有(you)(you)(you)毒(du)，在(zai)(zai)飲用水(shui)中很常(chang)見。另外(wai)，對(dui)活性炭上(shang)4-氯(lv)苯(ben)酚(fen)的吸(xi)(xi)附也有(you)(you)(you)很好的描述(shu)。介紹(shao)了4-氯(lv)酚(fen)吸(xi)(xi)附在(zai)(zai)各種(zhong)改性和(he)(he)未(wei)改性活性炭上(shang)，以及(ji)4-氯(lv)酚(fen)吸(xi)(xi)附在(zai)(zai)影響活性炭上(shang)-CP其他吸(xi)(xi)附因素(su)的影響，包括離子強度和(he)(he)pH 。

　　所需的實(shi)驗材料和(he)儀器

　　4-氯酚、活(huo)性(xing)炭、鹽酸、氫(qing)氟酸和HPLC級乙腈(jing)。顆粒(li)活(huo)性(xing)炭作為(wei)吸(xi)附(fu)劑，使用(yong)前(qian)使用(yong)活(huo)性(xing)炭HCl和HF預(yu)處理濃(nong)酸除灰(hui)，用(yong)去離(li)子水(shui)沖洗幾次。然(ran)后130吸(xi)附(fu)劑℃烘(hong)箱干(gan)燥至恒重，并在烘(hong)箱中(zhong)進一步研(yan)(yan)究。活(huo)性(xing)炭表面積(S BET)根(gen)據氮(dan)低溫吸(xi)附(fu)-解吸(xi)等(deng)溫線(xian)確(que)定。在吸(xi)附(fu)研(yan)(yan)究中(zhong)，通過空氣(qi)、氮(dan)氣(qi)、實驗(yan)室搖床(chuang)、機械攪(jiao)拌器(qi)和磁攪(jiao)拌器(qi)分別測試活(huo)性(xing)炭樣品。

　　吸附實驗

　　吸附實驗包含0.05μL4-CP溶(rong)液(ye)和(he)0.025g在活性(xing)炭錐(zhui)形瓶(或(huo)圓底燒瓶)中進行動力學研究。℃下進行初始4-CP濃度(du)為1.0mmol L -1.色譜測量4-CP的(de)濃度(du)。

　　分析方法

　　4-CP的濃度(du)通過使(shi)用(yong)(yong)UV測量高效液(ye)相色(se)(se)譜(pu)。2.使(shi)用(yong)(yong)色(se)(se)譜(pu)分(fen)析.0×150mm，3μm柱(zhu)進行。色(se)(se)譜(pu)條(tiao)(tiao)件如下(xia)：流(liu)動(dong)相 - 乙(yi)腈/水乙(yi)酸(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流(liu)速0.25mL min -1 ; 和分(fen)析波長281nm。所(suo)有實(shi)驗(yan)在相同條(tiao)(tiao)件下(xia)一(yi)(yi)式(shi)三份進行，平均值用(yong)(yong)于進一(yi)(yi)步(bu)計算。使(shi)用(yong)(yong)t檢(jian)驗(yan)和/或(huo)ANOVA和Tukey檢(jian)驗(yan)分(fen)析獲得(de)的數據(ju)。用(yong)(yong)*低顯著性(xing)差異檢(jian)查(cha)任何(he)一(yi)(yi)對治療(liao)方法(fa)之間(jian)的差異，顯著性(xing)水平為0.05。

　　混合技術的影響

　　研(yan)究混(hun)合(he)技(ji)術4-CP實(shi)(shi)驗室(shi)搖(yao)(yao)(yao)動(dong)(dong)器(qi)、機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)和(he)(he)(he)(he)(he)磁(ci)力攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)用于吸(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)rpm攪(jiao)(jiao)拌(ban)附(fu)(fu)(fu)劑和(he)(he)(he)(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)拌(ban)錐形瓶。結(jie)果如(ru)圖1所(suo)示 。實(shi)(shi)驗室(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)、機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji)和(he)(he)(he)(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji)的(de)(de)(de)(de)偽(wei)二次速(su)率常數分別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)(he)(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)統計(ji)學上，機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)和(he)(he)(he)(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)之間的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)速(su)度差異并不明顯(p = 0.34)。在(zai)這兩種情況下，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)比使用實(shi)(shi)驗室(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)更快。實(shi)(shi)驗室(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)與機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)、實(shi)(shi)驗室(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)與磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)的(de)(de)(de)(de)差異具有統計(ji)顯著性(xing)(q e)觀察(cha)到相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)關性(xing)，如(ru)下：1.359(實(shi)(shi)驗室(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)).442和(he)(he)(he)(he)(he)1.430(磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi))mmol·g -1。所(suo)有這些結(jie)果表(biao)明，混(hun)合(he)技(ji)術在(zai)動(dong)(dong)力學和(he)(he)(he)(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)平衡中起著重要作用。比實(shi)(shi)驗室(shi)振蕩(dang)器(qi)更好(hao)地(di)觀察(cha)到機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)和(he)(he)(he)(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)的(de)(de)(de)(de)結(jie)果。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)速(su)率和(he)(he)(he)(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)是攪(jiao)(jiao)拌(ban)棒或(huo)攪(jiao)(jiao)拌(ban)槳與活性(xing)炭物(wu)理接觸的(de)(de)(de)(de)結(jie)果。因此(ci)，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)尺寸(cun)減小，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)位點更容易接近吸(xi)附(fu)(fu)(fu)分子吸(xi)附(fu)(fu)(fu)動(dong)(dong)力學和(he)(he)(he)(he)(he)活性(xing)炭粒徑的(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研究了混合速度(du)對(dui)水溶液對(dui)4-氯酚吸(xi)(xi)附的(de)影(ying)響(xiang)。吸(xi)(xi)附劑量，初始(shi)4-CP濃(nong)度(du)和溫度(du)保持(chi)恒定。1000年使用機械攪(jiao)拌(ban)(ban)器和磁性攪(jiao)拌(ban)(ban)器rpm至500rpm研究速度(du)。4.攪(jiao)拌(ban)(ban)速率-CP吸(xi)(xi)附影(ying)響(xiang)見圖2和表(biao)1。

　　可(ke)以(yi)看出，吸(xi)附(fu)速率(lv)(lv)受攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速度(du)(du)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)很(hen)大(da) - 隨著(zhu)攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速度(du)(du)的(de)(de)(de)增加，吸(xi)附(fu)率(lv)(lv)顯著(zhu)提高。攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速率(lv)(lv)從1000開始(shi)rpm增加到(dao)500rpm，k 2值分別(bie)從0.577增加到(dao)1.264g mmol -1 h -1(機械攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機)和(he)(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi))。在(zai)相同(tong)的(de)(de)(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速度(du)(du)下(xia)，機械攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)之(zhi)間的(de)(de)(de)差異沒有統計意義(p > 0.05)。4-CP由于湍流液(ye)(ye)體擴(kuo)散到(dao)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)顆粒(li)周圍(wei)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)體邊界層擴(kuo)散到(dao)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)顆粒(li)周圍(wei)的(de)(de)(de)液(ye)(ye)體邊界層的(de)(de)(de)速率(lv)(lv)變高。隨著(zhu)攪(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速度(du)(du)的(de)(de)(de)增加，吸(xi)附(fu)劑顆粒(li)的(de)(de)(de)破碎程度(du)(du)可(ke)能會進一步增強。在(zai)這些研(yan)究中，試驗前(qian)和(he)(he)試驗后的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)劑顆粒(li)大(da)小尚未(wei)確(que)定，但(dan)在(zai)4歲(sui)-CP有證(zheng)據可(ke)以(yi)檢查吸(xi)附(fu)動力(li)學活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)小的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。還描(miao)述了活(huo)性白土在(zai)堿性染料吸(xi)附(fu)上(shang)的(de)(de)(de)增加[ 6 ]以(yi)及乙酸，吡蟲啉(lin)和(he)(he)4-氯苯酚(fen)在(zai)活(huo)性炭(tan)(tan)(tan)(tan)上(shang)。

　　表(biao)1中(zhong)的數(shu)據 也說明攪(jiao)拌(ban)速率不(bu)僅影響吸(xi)(xi)(xi)附(fu)動(dong)力(li)學，還影響4-CP去(qu)除水(shui)中(zhong)的效率。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)容量從(cong)(cong)1.385增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機械攪(jiao)拌(ban)機)和(he)(he)從(cong)(cong)1.391增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)拌(ban)器)從(cong)(cong)100增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)500rpm。觀察到(dao)(dao)從(cong)(cong)20.06 4-CP吸(xi)(xi)(xi)附(fu)容量增(zeng)加(jia)至(zhi)23.04毫克(ke)-1攪(jiao)拌(ban)速度從(cong)(cong)300到(dao)(dao)600轉(zhuan)。然而(er)，一些作(zuo)者(zhe)(zhe)報告說，只有一定的限度才能提高攪(jiao)拌(ban)速度，超(chao)過(guo)這(zhe)種吸(xi)(xi)(xi)附(fu)容量沒(mei)有顯著增(zeng)加(jia)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)增(zeng)加(jia)。在(zai)(zai)某些情況下，觀察到(dao)(dao)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)容量在(zai)(zai)更高混合速率較高。正如作(zuo)者(zhe)(zhe)所(suo)提出的，這(zhe)是(shi)因為吸(xi)(xi)(xi)附(fu)分子(zi)和(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑顆粒的動(dong)能在(zai)(zai)非(fei)常(chang)高的攪(jiao)拌(ban)速度下增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)足以相互碰(peng)撞，導致分離(li)松散的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)分子(zi)。

　　本文闡述了不同攪拌(ban)技(ji)術對(dui)顆粒活性炭吸附(fu)4-氯(lv)酚(fen)的(de)影(ying)響。研究(jiu)了燒瓶類型的(de)影(ying)響，包括實驗室搖床、機械攪拌(ban)機、磁性攪拌(ban)機和混合氣泡(pao)（空(kong)氣或氮氣）的(de)攪拌(ban)機類型。它還測試了混合速度對(dui)活性炭上4-氯(lv)酚(fen)吸附(fu)的(de)影(ying)響。