活性炭從液體中吸附汞

　　汞(gong)是(shi)(shi)環境(jing)中(zhong)*有(you)毒的(de)(de)金屬之(zhi)一。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)技術(shu)已經存在于汞(gong)減排技術(shu)中(zhong)。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)是(shi)(shi)一種通(tong)用(yong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑，被(bei)認為是(shi)(shi)去(qu)除水中(zhong)汞(gong)的(de)(de)非常有(you)效的(de)(de)替代方法。除其(qi)他因素外，固體表面(mian)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)污染物的(de)(de)有(you)效性(xing)還(huan)取決于溶劑中(zhong)污染物的(de)(de)化學(xue)電(dian)荷和吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)系(xi)統pH吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑表面(mian)的(de)(de)凈(jing)電(dian)荷。木質(zhi)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)一般用(yong)作(zuo)這項(xiang)工(gong)作(zuo)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑。硫酸浸漬和二硫化碳兩次硫化，以提高汞(gong)捕獲的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力。不同的(de)(de)溫度和溶液(ye)pH分批吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)試驗(yan)值下。討論(lun)了表面(mian)化學(xue)和操作(zuo)條件對吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力的(de)(de)影響。

　　但汞是一種(zhong)(zhong)(zhong)重要(yao)而有用(yong)的(de)(de)(de)工(gong)業材(cai)料。汞和(he)汞化合物(wu)長期(qi)以來一直被(bei)用(yong)作油墨(辰(chen)砂(sha)，紅硫(liu)化物(wu))中(zhong)的(de)(de)(de)顏料，作為早期(qi)冶金(鍍金銅)和(he)儀器儀表(biao)(溫(wen)度計(ji)(ji)，氣壓計(ji)(ji))和(he)許多(duo)行(xing)業(從其礦石中(zhong)回收黃金)通過電解鹽(yan)水等制造氯和(he)氫氧化鈉)，或存在于它們(men)的(de)(de)(de)廢水中(zhong)。汞一旦進入食物(wu)鏈，這種(zhong)(zhong)(zhong)元(yuan)素(su)就(jiu)會在人類和(he)動物(wu)中(zhong)積累，對健(jian)康產(chan)生許多(duo)不利影響。為了防止汞毒性引起的(de)(de)(de)問(wen)題，提(ti)出了離子交換、吸(xi)附、硫(liu)化物(wu)沉淀、電沉積、溶劑提(ti)取(qu)和(he)膜工(gong)藝等幾(ji)種(zhong)(zhong)(zhong)技術(shu)。活(huo)性炭吸(xi)附被(bei)認為是從水中(zhong)去除(chu)痕量(liang)金屬的(de)(de)(de)可用(yong)技術(shu)替代(dai)品(pin)的(de)(de)(de)經濟可行(xing)性。活(huo)性炭是一種(zhong)(zhong)(zhong)可從包括工(gong)業活(huo)動廢物(wu)在內的(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)(zhong)原。活(huo)性炭發現了從水中(zhong)去除(chu)汞的(de)(de)(de)非(fei)常有效的(de)(de)(de)替代(dai)品(pin)。

　　由于溶(rong)質和溶(rong)劑都是固體(ti)(ti)表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)競爭(zheng)，因(yin)此在液相中吸附(fu)(fu)是一種復雜的(de)(de)(de)現(xian)象。簡而言之，溶(rong)質的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)取決于活性炭(tan)吸附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)分子(zi)大小和化學性質，以及其(qi)表面(mian)(mian)化學性質。根(gen)據溶(rong)液的(de)(de)(de)組成和pH值(zhi)(zhi)，其(qi)可以是正的(de)(de)(de)，負的(de)(de)(de)或中性的(de)(de)(de)。由于優先吸附(fu)(fu)物種的(de)(de)(de)類型和吸附(fu)(fu)程度可能取決于表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)離子(zi)狀態，這取決于溶(rong)液pH值(zhi)(zhi)。若(ruo)流(liu)出物pH值(zhi)(zhi)不能改(gai)變（例如(ru)，當(dang)(dang)必(bi)須檢測(ce)到大量液體(ti)(ti)或環境問題時(shi)），適當(dang)(dang)的(de)(de)(de)活性炭(tan)表面(mian)(mian)改(gai)性可以提(ti)高(gao)污染(ran)物的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)能力。在其(qi)他情況下，溶(rong)液可以改(gai)變pH改(gai)善吸附(fu)(fu)。

　　在過去的幾(ji)年里，為了(le)提高活(huo)性(xing)(xing)炭從水介質中去除汞的吸附(fu)能力，表面(mian)改(gai)性(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭的開發受到了(le)廣泛(fan)的關注。據報道，硫(liu)作為一種有利于汞吸附(fu)的元素，因此硫(liu)的表面(mian)處(chu)理應該能夠(gou)改(gai)善汞的吸附(fu)。

　　今(jin)天，金(jin)峰介紹了三(san)種活性炭作(zuo)為液相中汞吸附(fu)(fu)劑的比(bi)較(jiao)研究。**種吸附(fu)(fu)劑是通(tong)過水蒸氣物(wu)理(li)活化(hua)炭化(hua)，第二種是硫酸(suan)和(he)二硫化(hua)碳，以便將(jiang)硫作(zuo)為雜原子引(yin)入吸附(fu)(fu)劑表面(mian)，第三(san)種是普通(tong)活性炭。所有(you)活性炭分批吸附(fu)(fu)和(he)測(ce)量汞，并使用吸附(fu)(fu)等溫線來比(bi)較(jiao)其性能。

　　如圖所(suo)示，為(wei)了獲(huo)得與零(ling)電荷相對應的吸附劑(ji)點pH質(zhi)量滴定的結果(guo)在值下。本表(biao)總結了所(suo)研究吸附劑(ji)的酸堿表(biao)面基團和pH PZC的結果(guo)。

　　酸堿表(biao)(biao)面基(ji)團的(de)分析表(biao)(biao)明 與改(gai)性固體的(de)結構(gou)性質相比(bi)(bi)，使用H 2 SO 4.與活性炭吸(xi)附劑相比(bi)(bi)，硫化(hua)處(chu)理增加了兩個(ge)位點的(de)數量和表(biao)(biao)面化(hua)學變化(hua)。（酸基(ji)：堿基(ji)）比(bi)(bi)表(biao)(biao)示硫化(hua)處(chu)理引起的(de)表(biao)(biao)面化(hua)學變化(hua)。

　　與活性炭吸(xi)(xi)附劑(ji)相(xiang)比(bi)(bi)，在AC-CS 2吸(xi)(xi)附劑(ji)觀察到表(biao)面(mian)基(ji)團(tuan)(tuan)的(de)(de)數量和類型(xing)更重要的(de)(de)變(bian)化(hua)，這不(bu)僅(jin)是因(yin)為硫化(hua)吸(xi)(xi)附劑(ji)的(de)(de)結(jie)構變(bian)化(hua)，而且與表(biao)面(mian)化(hua)學變(bian)化(hua)有關，基(ji)本上(shang)通過酸(suan)堿基(ji)團(tuan)(tuan)的(de)(de)數量和（酸(suan)基(ji)團(tuan)(tuan)：堿基(ji)團(tuan)(tuan)）的(de)(de)比(bi)(bi)例，基(ji)本上(shang)不(bu)同于未(wei)處(chu)理的(de)(de)吸(xi)(xi)附劑(ji)。對(dui)應硫化(hua)活性炭pH PZ0值和未(wei)處(chu)理固體pH PZ0 三種固體和溶液的(de)(de)預測值明顯不(bu)同。pH不(bu)同的(de)(de)行為。

　　在固定pH在溫度下(xia)對(dui)活性炭吸(xi)(xi)附(fu)數據的(de)分析表明，*高(gao)(gao)吸(xi)(xi)附(fu)能力對(dui)應(ying)于AC-H 2 SO 4 吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)(k Freundlich參數的(de)*高(gao)(gao)值(zhi))主(zhu)要(yao)是由于硫酸引起的(de)固體結構(gou)性質的(de)變化。與活性炭吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)相比，硫化處理產(chan)生了輕微的(de)表面化學變化。

　　使用二硫(liu)化(hua)碳作為(wei)硫(liu)化(hua)劑(ji)(與AC和AC-H 2 SO 4 與吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)對應的(de)相(xiang)比，不同的(de)1 / n Freundlich參(can)數)產(chan)生了(le)更重要的(de)表面(mian)化(hua)學變化(hua)。改性固體的(de)汞(gong)吸(xi)附(fu)(fu)能力高于未經處(chu)理的(de)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)。這些(xie)結果與相(xiang)應的(de)表面(mian)酸和堿基團相(xiang)一致。

　　活性炭汞(gong)溶(rong)液吸附研究結果

　　活性(xing)炭是從水溶液中吸附(fu)汞的(de)(de)(de)優(you)良吸附(fu)劑(ji)，通(tong)過表面化(hua)學改性(xing)可以提(ti)高其吸附(fu)效率。吸附(fu)劑(ji)容量(liang)(liang)的(de)(de)(de)提(ti)高不僅取決(jue)(jue)于(yu)表面改性(xing)，還取決(jue)(jue)于(yu)溶液中溶質(zhi)的(de)(de)(de)電荷。這兩個因素取決(jue)(jue)于(yu)溶液pH值(zhi)。活性(xing)炭表面硫化(hua)處理(li)在零充電點、固體紋理(li)性(xing)質(zhi)（基(ji)本比表面和孔徑分(fen)布(bu)）以及酸堿表面基(ji)團的(de)(de)(de)數量(liang)(liang)生(sheng)重(zhong)要(yao)變化(hua)。

　　從(cong)以上因素的(de)(de)分析可(ke)以解釋活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能力(li)和(he)溶(rong)液pH依賴(lai)關系。溫度(du)對所研究固(gu)體的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)(xing)能沒有(you)顯著影響。觀察到隨溫度(du)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量的(de)(de)輕(qing)微增加。這(zhe)種行為是(shi)由于當(dang)溶(rong)質(zhi)分子將溶(rong)劑分子取代到固(gu)體表(biao)(biao)面(mian)時的(de)(de)能量變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)。　*后得(de)出結論，硫(liu)(liu)酸表(biao)(biao)面(mian)處(chu)理對活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)多孔(kong)結構和(he)表(biao)(biao)面(mian)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)有(you)重(zhong)(zhong)要變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)，達到*高吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)水平。二硫(liu)(liu)化(hua)(hua)碳的(de)(de)硫(liu)(liu)化(hua)(hua)處(chu)理也在固(gu)體、編織性(xing)(xing)(xing)(xing)和(he)表(biao)(biao)面(mian)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)等方(fang)面(mian)發(fa)生了重(zhong)(zhong)要變(bian)(bian)(bian)化(hua)(hua)。在這(zhe)種情況下，由汞(gong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)有(you)利表(biao)(biao)面(mian)化(hua)(hua)學物質(zhi)平衡減少(shao)了表(biao)(biao)面(mian)積(ji)和(he)孔(kong)體積(ji)，使活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)優(you)于未經處(chu)理的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)。