活性炭降解甲醛試驗

　　甲醛是一種有機化合物，可(ke)用(yong)于(yu)農業。在地表(biao)水中可(ke)以檢(jian)測到相(xiang)對較(jiao)高水平的甲醛。事實上(shang)，據報道，在處理(li)過的飲用(yong)水中發(fa)現(xian)了微量聚乙醛的量，濃度高達(da)1微克(ke)-1，高于(yu)標準(zhun)0.1微克(ke)大號-1。因此(ci)，我(wo)們必(bi)須找(zhao)到對策，通常使用(yong)活性炭吸附(fu)。

　　飲用(yong)水(shui)(shui)中檢測到(dao)甲(jia)醛(quan)(quan)，濃(nong)度低(1)μgL -1)，該(gai)值高于(yu)標(biao)準(zhun)要求。本文研究了幾種材料(liao)的(de)(de)(de)(de)效果：活(huo)性炭和摻入二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)納米(mi)(mi)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性炭，不同(tong)濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)活(huo)性炭(C-1.5，C-40和C-80)這(zhe)些吸(xi)附(fu)(fu)劑用(yong)于(yu)通過(guo)光催(cui)化(hua)(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)從水(shui)(shui)溶(rong)液中去(qu)除金屬醛(quan)(quan)。發現活(huo)性炭是*有(you)效的(de)(de)(de)(de)材料(liao)，其去(qu)除量(liang)幾乎超過(guo)90%。吸(xi)附(fu)(fu)數據和組裝Langmuir等溫模型(xing)，得(de)到(dao)q 32米(mi)(mi)(*大/飽和吸(xi)附(fu)(fu)容量(liang)).258毫克(ke)(ke)值-1 L(Langmuir常數)值為2.013 L mg-1。在動力學研究方(fang)面，活(huo)性炭聚(ju)乙醛(quan)(quan)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)與偽二階方(fang)程擬合(he)良好(hao)，使(shi)吸(xi)附(fu)(fu)率常數 ? 2的(de)(de)(de)(de)0.023克(ke)(ke)值mg -1 分鐘 -這(zhe)意味著快速吸(xi)附(fu)(fu)。納米(mi)(mi)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑具有(you)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)四聚(ju)乙醛(quan)(quan)濃(nong)度和0.2克(ke)(ke)L-氧(yang)化(hua)(hua)(hua)聚(ju)乙醛(quan)(quan)比活(huo)性炭不太有(you)效 -1的(de)(de)(de)(de)在UV光下材料(liao)的(de)(de)(de)(de)進料(liao)濃(nong)度和與二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)混合(he)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性炭(C-1.5)納米(mi)(mi)催(cui)化(hua)(hua)(hua)劑實(shi)現的(de)(de)(de)(de)*大去(qu)除量(liang)為7.5 ppm約15%的(de)(de)(de)(de)三聚(ju)氰胺溶(rong)液。

　　活性炭不能(neng)有效降解金(jin)屬(shu)醛的原因可能(neng)是活性炭的粒(li)度(du)和表面(mian)積(ji)不適合(he)去除金(jin)屬(shu)醛。因此，一種替代方法(fa)是使用粒(li)度(du)小于傳(chuan)統活性炭的粉末活性炭，從(cong)而為吸附(fu)提供(gong)更多的孔隙(xi)和表面(mian)空間(jian)。

　　以下是我們(men)實驗中使(shi)用的活性炭參數

　　金豐活性炭(tan)制造(zao)有限公司生(sheng)產工作(zuo)中使(shi)用的商(shang)業（活性炭(tan)、脫(tuo)色粉末活化(hua)）。碳源為木炭(tan)，經認證(zheng)，*大使(shi)用水平為250 mg / L。此(ci)外，使(shi)用以下活性炭(tan)TiO 2納米催化(hua)劑：

　　具有1.5%活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)，98.5%TiO 2(C-1.5)十(shi)六烷基(ji)三(san)甲基(ji)溴(xiu)化(hua)銨(CTAB)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)二氧化(hua)鈦(活(huo)性(xing)炭(tan)(tan))TiO 2)納米催化(hua)劑。

　　具有40%活(huo)性(xing)炭(tan)，60%TiO 2(C-40)的CTAB活(huo)性(xing)炭(tan)混合改性(xing)TiO 2納米催化劑。

　　活性炭80%，活性炭20%TiO 2(C-80)的CTAB活性炭混合改性TiO 2納(na)米催化(hua)劑。

　　制(zhi)備(bei)金屬醛標準溶液

　　去離(li)子水用于整個(ge)實(shi)(shi)驗和樣品制(zhi)(zhi)備過程。這(zhe)是因為(wei)去離(li)子水在(zai)反(fan)應過程中可能含有(you)高有(you)機含量和光催化OH自(zi)由基反(fan)應會影響GC-MS分(fen)析。甲醛(quan)儲(chu)備溶(rong)液(ye)(ye)(ye)是通過一些參考(kao)方法制(zhi)(zhi)備的(de)。甲醛(quan)固體(0.1g)加入到100mL制(zhi)(zhi)備甲醇10000ppm儲(chu)屬醛(quan)儲(chu)備溶(rong)液(ye)(ye)(ye)。儲(chu)備溶(rong)液(ye)(ye)(ye)可以是1和10℃儲(chu)存時(shi)間長達一年(nian)。對(dui)于每(mei)個(ge)光催化實(shi)(shi)驗，用去離(li)子水稀釋不(bu)同(tong)量的(de)儲(chu)備溶(rong)液(ye)(ye)(ye)mL制(zhi)(zhi)備不(bu)同(tong)金屬醛(quan)濃度的(de)樣品溶(rong)液(ye)(ye)(ye)。金屬醛(quan)濃度范圍為(wei)0.1?15ppm。

　　圖(tu)1顯(xian)示活(huo)性(xing)炭掃描電子顯(xian)微(wei)鏡(SEM)圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)顯(xian)示了活(huo)性(xing)炭的(de)(de)結構(gou)和表(biao)面特征。圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)顯(xian)示活(huo)性(xing)炭顆粒的(de)(de)平(ping)(ping)均尺(chi)寸(cun)約(yue)為20nm，這些顆粒聚集在(zai)一起，形成平(ping)(ping)均尺(chi)寸(cun)為25μm角形簇。孔隙率為17.78%。從SEM圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)，簇的(de)(de)表(biao)面是平(ping)(ping)的(de)(de)，粗糙(cao)的(de)(de)，多(duo)孔的(de)(de)。

　　用活(huo)性炭降解甲醛

　　活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(0.1g)，在(zai)UV-C光下，在(zai)0.1,0.5,1,5和(he)10ppm不同(tong)制備的(de)初始(shi)濃度的(de)甲醛樣品應處理2小時。圖2比較(jiao)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)處理后聚(ju)乙(yi)醛的(de)濃度。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)能有效地去除溶液中的(de)甲醛，特別(bie)是初始(shi)濃度較(jiao)低的(de)0.1,0.5和(he)1ppm(p <0.05)。

　　活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)與活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)混合(he)TiO 2(C-1.5)，C-40和(he)C-活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)是金屬(shu)醛(quan)(quan)降(jiang)(jiang)解*有(you)效(xiao)的(de)(de)材料(liao)中，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)是降(jiang)(jiang)解金屬(shu)醛(quan)(quan)*有(you)效(xiao)的(de)(de)材料(liao)。在0.1，0.5，1，5，和(he)10ppm，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)時間(jian)研究的(de)(de)濃度(du)(du)范圍為(wei)(wei)0.2克(ke)L-負載(zai)濃度(du)(du)-1表明，在低(di)濃度(du)(du)高于(yu)濃度(du)(du)的(de)(de)情(qing)況下(xia)，去(qu)(qu)除(chu)(chu)四聚(ju)乙醛(quan)(quan)更為(wei)(wei)明顯。甲(jia)醛(quan)(quan)溶(rong)液(ye)初(chu)始濃度(du)(du)的(de)(de)增加不會導致甲(jia)醛(quan)(quan)去(qu)(qu)除(chu)(chu)更有(you)效(xiao)。隨著甲(jia)醛(quan)(quan)溶(rong)液(ye)初(chu)始濃度(du)(du)的(de)(de)增加，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)去(qu)(qu)除(chu)(chu)金屬(shu)醛(quan)(quan)減少(shao)。使用活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)通過(guo)吸(xi)附(fu)(fu)去(qu)(qu)除(chu)(chu)金屬(shu)醛(quan)(quan)和(he)Langmuir動力學(xue)(xue)模型匹配得當q m值為(wei)(wei)32.258mg g-1，K L值為(wei)(wei)2.013 L mg -1.說明吸(xi)附(fu)(fu)有(you)利于(yu)去(qu)(qu)除(chu)(chu)金屬(shu)醛(quan)(quan)。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)聚(ju)乙醛(quan)(quan)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)非常適合(he)偽二級動力學(xue)(xue)，并給(gei)出 2的(de)(de)0.023克(ke)值毫(hao)克(ke)-1 分鐘-1表明活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)能在短(duan)時間(jian)內有(you)效(xiao)去(qu)(qu)除(chu)(chu)四聚(ju)乙醛(quan)(quan)。

　　與活性炭(tan)相比(bi)，活性炭(tan)混合TiO 2(C-1.5，C-40和(he)C-80)在研究濃(nong)度(du)范(fan)圍內(nei)，催(cui)化(hua)劑負載濃(nong)度(du)、光強(qiang)度(du)和(he)反應時間(jian)對通過光催(cui)化(hua)去除溶液中的(de)甲醛無(wu)效。

　　對(dui)UV-C對(dui)光(guang)的(de)(de)影(ying)響(xiang)和納米催(cui)化劑(ji)碳含(han)量增加的(de)(de)分析(xi)表明，(1)單獨(du)UV-C光(guang)對(dui)去除金屬醛(quan)(quan)(quan)沒有(you)影(ying)響(xiang)，(2)增加納米催(cui)化劑(ji)碳含(han)量僅略微促進甲(jia)醛(quan)(quan)(quan)降(jiang)解(約4%)。然而，在(zai)(zai)黑暗(an)條件(jian)下(xia)(xia)(xia)，單獨(du)的(de)(de)活(huo)性炭去除77%的(de)(de)甲(jia)醛(quan)(quan)(quan)UV-C它可以(yi)(yi)在(zai)(zai)光(guang)下(xia)(xia)(xia)去除81%以(yi)(yi)上。甲(jia)醛(quan)(quan)(quan)可通過(guo)吸附活(huo)性炭去除。然而，它會在(zai)(zai)UV-C光(guang)下(xia)(xia)(xia)工作(zuo)更有(you)效。從本研究中(zhong)可以(yi)(yi)看出，UV-C光(guang)強，甲(jia)醛(quan)(quan)(quan)溶(rong)液pH值(zhi)、反應時間、物質負(fu)(fu)應時間、物質負(fu)(fu)載濃度等參數，找(zhao)出甲(jia)醛(quan)(quan)(quan)降(jiang)解的(de)(de)*佳參數。