攪拌技術(shu)對(dui)活(huo)性炭吸附的(de)影響

　　活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附過程是(shi)去(qu)除水(shui)中有(you)(you)機(ji)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)*有(you)(you)效(xiao)的方法之一。吸(xi)(xi)附設計相對(dui)靈活(huo)簡(jian)單，成(cheng)本低，操(cao)作再生方便，無或低代有(you)(you)毒(du)物(wu)(wu)質。由于活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有(you)(you)較高(gao)的表(biao)面積、孔(kong)體積和孔(kong)徑分布，是(shi)目前吸(xi)(xi)附效(xiao)率*高(gao)的有(you)(you)機(ji)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)吸(xi)(xi)附劑。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)有(you)(you)機(ji)化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)吸(xi)(xi)附的有(you)(you)效(xiao)性(xing)(xing)取(qu)決于其孔(kong)隙結構和表(biao)面化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)(xing)質、物(wu)(wu)理化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)(xing)質（分子量、溶解(jie)度(du)(du)、極性(xing)(xing)、官能組類型(xing)）、溶液(ye)化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)(xing)質（離子強度(du)(du)、pH值)和溫(wen)度(du)(du)。這些因素對(dui)不同有(you)(you)機(ji)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)的動力學(xue)(xue)和吸(xi)(xi)附平衡(heng)有(you)(you)不同的影(ying)響。

　　吸(xi)附(fu)試驗通(tong)(tong)常在含有固定體積吸(xi)附(fu)溶液（初始濃度(du)不同）和(he)已知(zhi)質量吸(xi)附(fu)劑的錐形(xing)瓶(ping)中進行。然后搖動樣(yang)(yang)品，直到達到平衡。然而，作者很少(shao)提供樣(yang)(yang)品混合的條件。混合對吸(xi)附(fu)的影響(xiang)(xiang)通(tong)(tong)常被忽(hu)視。只有少(shao)數研究過吸(xi)附(fu)和(he)混合速度(du)的影響(xiang)(xiang)。然而，據我們所知(zhi)，不同混合技術對吸(xi)附(fu)的影響(xiang)(xiang)尚未被研究。

　　本內容的目的是對活性炭上有(you)機污(wu)染(ran)物(wu)(wu)吸附(fu)(fu)動(dong)力學(xue)和(he)(he)(he)吸附(fu)(fu)能力的不同攪拌(ban)(ban)技(ji)術及(ji)其影(ying)(ying)響。通過氣泡將(jiang)樣品與實驗室搖(yao)動(dong)器(qi)、機械(槳式)攪拌(ban)(ban)器(qi)和(he)(he)(he)磁(ci)性(xing)(xing)(xing)攪拌(ban)(ban)器(qi)混合。還檢查了攪拌(ban)(ban)速度(du)的影(ying)(ying)響。4-氯酚(fen)(fen)(4-氯酚(fen)(fen))-CP)作為(wei)目(mu)標(biao)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)，它(ta)對水(shui)生(sheng)生(sheng)物(wu)(wu)、植(zhi)物(wu)(wu)和(he)(he)(he)人類有(you)毒(du)，在(zai)飲(yin)用水(shui)中(zhong)很常(chang)見。另外，對活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上4-氯苯酚(fen)(fen)的吸附(fu)(fu)也有(you)很好的描述(shu)。介紹了4-氯酚(fen)(fen)吸附(fu)(fu)在(zai)各種(zhong)改性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)(he)未改性(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上，以及(ji)4-氯酚(fen)(fen)吸附(fu)(fu)在(zai)影(ying)(ying)響活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上-CP其他吸附(fu)(fu)因素的影(ying)(ying)響，包括離(li)子強度(du)和(he)(he)(he)pH 。

　　所需的實驗(yan)材料和(he)儀(yi)器(qi)

　　4-氯酚、活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭、鹽酸(suan)、氫氟酸(suan)和HPLC級乙腈(jing)。顆粒活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭作(zuo)為吸附(fu)(fu)劑(ji)，使用前使用活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭HCl和HF預處(chu)理(li)濃酸(suan)除灰，用去(qu)離子水(shui)沖洗(xi)幾(ji)次。然后130吸附(fu)(fu)劑(ji)℃烘(hong)箱干(gan)燥至恒(heng)重，并在(zai)烘(hong)箱中進一(yi)步研(yan)究。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭表面積(S BET)根據氮低溫(wen)吸附(fu)(fu)-解吸等溫(wen)線確定(ding)。在(zai)吸附(fu)(fu)研(yan)究中，通過(guo)空氣、氮氣、實(shi)驗室搖床、機械攪拌(ban)器和磁攪拌(ban)器分別(bie)測試活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭樣品(pin)。

　　吸附實驗

　　吸附實(shi)驗包含0.05μL4-CP溶液和0.025g在(zai)活性炭(tan)錐形(xing)瓶(或(huo)圓(yuan)底燒瓶)中(zhong)進行動力學研究。℃下進行初(chu)始4-CP濃(nong)度為1.0mmol L -1.色(se)譜測量4-CP的濃(nong)度。

　　分析方法

　　4-CP的(de)(de)濃度(du)通過使用UV測量(liang)高效液相色譜。2.使用色譜分(fen)析.0×150mm，3μm柱進行。色譜條(tiao)件如(ru)下(xia)：流動(dong)相 - 乙(yi)(yi)腈/水乙(yi)(yi)酸(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流速0.25mL min -1 ; 和分(fen)析波(bo)長281nm。所有實(shi)驗在相同條(tiao)件下(xia)一式三(san)份進行，平均值用于進一步計算。使用t檢驗和/或ANOVA和Tukey檢驗分(fen)析獲得的(de)(de)數據。用*低顯著性差異檢查任何一對(dui)治療(liao)方法之間的(de)(de)差異，顯著性水平為(wei)0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混(hun)合(he)技術(shu)4-CP實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)搖(yao)動器(qi)(qi)(qi)(qi)、機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)(ci)力攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)用于吸(xi)附(fu)(fu)的(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)附(fu)(fu)劑和(he)溶(rong)液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)錐形瓶。結(jie)(jie)果(guo)如圖1所(suo)(suo)示 。實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)、機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)機和(he)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)機的(de)偽二次速率(lv)(lv)常(chang)數分(fen)別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統(tong)計學上，機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)之間(jian)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)速度差(cha)異并不(bu)明(ming)顯(p = 0.34)。在這(zhe)兩種情況下，吸(xi)附(fu)(fu)比使用實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)更(geng)快。實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)與機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)、實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)與磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)差(cha)異具有(you)統(tong)計顯著(zhu)性(xing)(q e)觀(guan)察(cha)到相(xiang)同的(de)相(xiang)關性(xing)，如下：1.359(實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)).442和(he)1.430(磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi))mmol·g -1。所(suo)(suo)有(you)這(zhe)些結(jie)(jie)果(guo)表明(ming)，混(hun)合(he)技術(shu)在動力學和(he)吸(xi)附(fu)(fu)平衡(heng)中起著(zhu)重要作用。比實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)振蕩器(qi)(qi)(qi)(qi)更(geng)好地觀(guan)察(cha)到機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)結(jie)(jie)果(guo)。吸(xi)附(fu)(fu)速率(lv)(lv)和(he)吸(xi)附(fu)(fu)容量的(de)增加是(shi)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)棒或(huo)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)槳與活性(xing)炭(tan)(tan)物理接(jie)觸的(de)結(jie)(jie)果(guo)。因此，吸(xi)附(fu)(fu)材料的(de)尺寸減小，吸(xi)附(fu)(fu)位點(dian)更(geng)容易接(jie)近吸(xi)附(fu)(fu)分(fen)子吸(xi)附(fu)(fu)動力學和(he)活性(xing)炭(tan)(tan)粒徑的(de)增加。

　　攪拌速度的影響

　　研究了(le)混合速(su)度對水溶液對4-氯酚吸(xi)附(fu)(fu)的影響。吸(xi)附(fu)(fu)劑量，初始4-CP濃(nong)度和溫度保(bao)持恒定(ding)。1000年使(shi)用(yong)機(ji)械攪拌器(qi)和磁性攪拌器(qi)rpm至500rpm研究速(su)度。4.攪拌速(su)率-CP吸(xi)附(fu)(fu)影響見圖2和表1。

　　可以看(kan)出，吸(xi)附(fu)速(su)率受攪(jiao)拌速(su)度(du)的(de)影響很(hen)大 - 隨著(zhu)(zhu)攪(jiao)拌速(su)度(du)的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，吸(xi)附(fu)率顯著(zhu)(zhu)提高。攪(jiao)拌速(su)率從1000開始(shi)rpm增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到500rpm，k 2值分別從0.577增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到1.264g mmol -1 h -1(機械(xie)攪(jiao)拌機)和0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪(jiao)拌器(qi))。在相同的(de)攪(jiao)拌速(su)度(du)下，機械(xie)攪(jiao)拌器(qi)和磁(ci)攪(jiao)拌器(qi)之間的(de)差異沒有(you)統計意義(p > 0.05)。4-CP由于湍流液(ye)體(ti)擴散(san)到活性炭顆(ke)(ke)粒(li)周圍(wei)的(de)液(ye)體(ti)邊(bian)(bian)界(jie)層擴散(san)到活性炭顆(ke)(ke)粒(li)周圍(wei)的(de)液(ye)體(ti)邊(bian)(bian)界(jie)層的(de)速(su)率變高。隨著(zhu)(zhu)攪(jiao)拌速(su)度(du)的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，吸(xi)附(fu)劑顆(ke)(ke)粒(li)的(de)破碎程度(du)可能會進一步增(zeng)(zeng)(zeng)強。在這(zhe)些研究中，試驗前和試驗后的(de)吸(xi)附(fu)劑顆(ke)(ke)粒(li)大小(xiao)尚(shang)未(wei)確定，但(dan)在4歲-CP有(you)證據可以檢查吸(xi)附(fu)動(dong)力學(xue)活性炭小(xiao)的(de)影響。還描(miao)述了活性白土(tu)在堿性染料吸(xi)附(fu)上的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)[ 6 ]以及乙(yi)酸(suan)，吡蟲啉(lin)和4-氯苯酚在活性炭上。

　　表1中(zhong)的(de)數據 也說(shuo)明攪(jiao)(jiao)拌速率(lv)不(bu)僅影(ying)響(xiang)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)動力學，還影(ying)響(xiang)4-CP去除(chu)水中(zhong)的(de)效率(lv)。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)(liang)從(cong)1.385增加(jia)(jia)到(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機械攪(jiao)(jiao)拌機)和(he)從(cong)1.391增加(jia)(jia)到(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)(jiao)拌器)從(cong)100增加(jia)(jia)到(dao)(dao)500rpm。觀察到(dao)(dao)從(cong)20.06 4-CP吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)(liang)增加(jia)(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)(jiao)拌速度(du)(du)(du)從(cong)300到(dao)(dao)600轉(zhuan)。然而，一(yi)些作者(zhe)報告說(shuo)，只有一(yi)定的(de)限度(du)(du)(du)才能(neng)提高攪(jiao)(jiao)拌速度(du)(du)(du)，超過這種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)(liang)沒有顯(xian)著增加(jia)(jia)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)增加(jia)(jia)。在(zai)某(mou)些情(qing)況下，觀察到(dao)(dao)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)(liang)在(zai)更高混(hun)合速率(lv)較(jiao)高。正(zheng)如(ru)作者(zhe)所(suo)提出的(de)，這是因(yin)為吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分子和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑顆(ke)粒的(de)動能(neng)在(zai)非常高的(de)攪(jiao)(jiao)拌速度(du)(du)(du)下增加(jia)(jia)到(dao)(dao)足以(yi)相(xiang)互碰撞，導(dao)致分離松(song)散(san)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分子。

　　本文闡述了不同(tong)攪拌(ban)技(ji)術對(dui)顆粒活(huo)性炭吸附(fu)4-氯酚的(de)(de)影響(xiang)。研究了燒瓶類(lei)型的(de)(de)影響(xiang)，包括(kuo)實驗室搖床、機(ji)械攪拌(ban)機(ji)、磁性攪拌(ban)機(ji)和混合氣(qi)泡（空氣(qi)或氮(dan)氣(qi)）的(de)(de)攪拌(ban)機(ji)類(lei)型。它還測(ce)試了混合速度對(dui)活(huo)性炭上4-氯酚吸附(fu)的(de)(de)影響(xiang)。