活性炭吸(xi)附(fu)廢水中的(de)新污染(ran)物

　　我(wo)們研究(jiu)了(le)許多由生(sheng)物質(zhi)制成的活(huo)性炭作為(wei)水(shui)中新興污染物的吸(xi)附劑的應用。本(ben)研究(jiu)首(shou)先確定(ding)了(le)水(shui)流中常見的不同(tong)類型的新興污染物，描(miao)述了(le)合成活(huo)性炭的生(sheng)物質(zhi)來(lai)源，并(bing)描(miao)述了(le)吸(xi)附劑的特性。

　　新出現的污染物

　　由(you)于我們(men)社(she)會新(xin)(xin)的(de)(de)(de)消費習慣和新(xin)(xin)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)發展，新(xin)(xin)興(xing)污(wu)染(ran)物(wu)是在(zai)低(di)(di)濃度(du)(du)廢(fei)水(shui)中發現的(de)(de)(de)化合(he)(he)(he)物(wu)。這(zhe)些(xie)化合(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)(de)排放限制合(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)(de)危害性(xing)，這(zhe)些(xie)化合(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)(de)排放限制不完善，導(dao)致環境污(wu)染(ran)。化合(he)(he)(he)物(wu)被視為新(xin)(xin)興(xing)污(wu)染(ran)物(wu)，包括許(xu)多(duo)不同的(de)(de)(de)物(wu)質，如個人護理產品(PPCPs)，食品添加劑、增塑劑和殺蟲劑。一些(xie)污(wu)染(ran)物(wu)的(de)(de)(de)低(di)(di)濃度(du)(du)通(tong)常是ng·L -1至μg·L -在(zai)1的(de)(de)(de)范(fan)圍內(nei)，由(you)于一般水(shui)處理廠沒有(you)設計用(yong)于處理如此低(di)(di)濃度(du)(du)的(de)(de)(de)污(wu)染(ran)物(wu)，因此很難在(zai)常規水(shui)處理廠進行檢測和清(qing)除(chu)。這(zhe)種新(xin)(xin)型污(wu)染(ran)物(wu)只(zhi)有(you)通(tong)過開(kai)發和更多(duo)可用(yong)的(de)(de)(de)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)、更準(zhun)確的(de)(de)(de)分析技(ji)術(shu)(shu)，如液相色譜和質譜，才能檢測出來(lai)。對(dui)于未(wei)來(lai)廢(fei)水(shui)中這(zhe)些(xie)化合(he)(he)(he)物(wu)的(de)(de)(de)允許(xu)濃度(du)(du)和嚴格(ge)的(de)(de)(de)排放指標，有(you)必要對(dui)新(xin)(xin)興(xing)污(wu)染(ran)物(wu)的(de)(de)(de)去除(chu)進行研(yan)究。

　　生物質原料制成(cheng)活(huo)性炭

　　碳水化合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)、脂質(zhi)和(he)(he)蛋(dan)白(bai)質(zhi)等生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)可(ke)以(yi)轉化為不同(tong)產(chan)品(pin)的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)燃料和(he)(he)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)煉制概(gai)念。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)涵(han)蓋所(suo)有形式的(de)有機物(wu)(wu)(wu)，包(bao)括生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)和(he)(he)廢(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)形式的(de)植物(wu)(wu)(wu)和(he)(he)動物(wu)(wu)(wu)廢(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)。可(ke)分(fen)為兩(liang)種廢(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)或特殊能源作物(wu)(wu)(wu)。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)廢(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)包(bao)括農業和(he)(he)森林殘留(liu)物(wu)(wu)(wu)、城市固體廢(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)、食品(pin)加工廢(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)和(he)(he)動物(wu)(wu)(wu)糞便(bian)。作為一種重(zhong)要的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)能源，從這些(xie)廢(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)中獲得的(de)價(jia)值不容忽視。如果(guo)有效利用(yong)，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)廢(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)可(ke)用(yong)作合(he)(he)成高(gao)價(jia)值固體產(chan)品(pin)和(he)(he)/或化學品(pin)的(de)原(yuan)料，減少不可(ke)再生(sheng)(sheng)化石燃料來源的(de)能耗。此外，使(shi)用(yong)固體廢(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)還可(ke)以(yi)節省垃圾填埋空間(jian)，提高(gao)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)資源的(de)價(jia)值。圖(tu)1中總(zong)結了不同(tong)類型的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)原(yuan)料，并在下面簡(jian)要描(miao)述(shu)。

　　不同類型的生物質原料(liao)。

　　生(sheng)產活性炭(tan)的方法

　　一(yi)般來說(shuo)，活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)劑(ji)可以由任(ren)何(he)具有高比(bi)例碳的(de)前(qian)(qian)體制成。因(yin)此，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)材料(liao)是活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)理(li)想前(qian)(qian)體。在(zai)(zai)這(zhe)項研究中(zhong)，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)在(zai)(zai)熱處理(li)后得(de)到(dao)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)炭(tan)，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)炭(tan)在(zai)(zai)活(huo)(huo)化步驟后得(de)到(dao)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)。橄欖(lan)核等(deng)常見的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)材料(liao)。圖2顯(xian)示了(le)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)制造方法。生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)炭(tan)通常在(zai)(zai)碳化時制備，而(er)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)需(xu)要使(shi)用(yong)物(wu)理(li)和(he)化學(xue)活(huo)(huo)化產生(sheng)(sheng)(sheng)更加發達的(de)孔(kong)隙。合成活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)的(de)孔(kong)隙率(lv)、表面化學(xue)和(he)產量(liang)高度依賴(lai)于合成中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)初始(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)組成和(he)操作(zuo)條件(jian)。

　　生物質活性炭(tan)制造。

　　新興物(wu)污染物(wu)在生物(wu)質制成的活(huo)性炭上吸(xi)附

　　由于水凈化(hua)中(zhong)特別關注新污染物的去除，表1總結(jie)了(le)活性炭作為吸(xi)附劑（包括生物質前體(ti)和(he)活化(hua)劑）的一些特征參數，以及活性炭吸(xi)附研究(jiu)中(zhong)使用的溫(wen)度pH以及吸(xi)附能力(li)，數據可以從以前研究(jiu)過的項目中(zhong)獲得。

　　由(you)(you)于(yu)這些吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)多樣(yang)性(xing)、污染物(wu)分子的(de)(de)化(hua)學性(xing)質(zhi)和吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)條件，很(hen)難建立活性(xing)炭吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)新(xin)興污染物(wu)的(de)(de)一(yi)(yi)般(ban)(ban)關系(xi)。然而，通(tong)常認為吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)是(shi)通(tong)過有時可以(yi)同(tong)(tong)時發(fa)生的(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)機制進(jin)行的(de)(de)，包括：（1）活性(xing)炭石墨(mo)烯層π電(dian)(dian)子和吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)的(de)(de)芳環π電(dian)(dian)子之間的(de)(de)分散(san)(san)和相(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)；（2）供體(ti)-受(shou)體(ti)的(de)(de)相(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)涉及(ji)氧表(biao)面基團（如(ru)基礎）和受(shou)體(ti)有機污染物(wu)的(de)(de)芳香(xiang)環；（3）吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑-吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)靜(jing)電(dian)(dian)相(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)和氫鍵。一(yi)(yi)般(ban)(ban)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)機制雖然難以(yi)建立，但可以(yi)假(jia)設一(yi)(yi)些一(yi)(yi)般(ban)(ban)陳述：(a)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)機理復雜，涉及(ji)靜(jing)電(dian)(dian)與吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑-吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑分散(san)(san)相(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)；(b)該(gai)過程由(you)(you)許(xu)多不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)因素決(jue)定，包括吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)溶解度、吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑和吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)疏水性(xing)π-π相(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)強度；(c)π-π相(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)強度取決(jue)于(yu)活性(xing)炭芳環的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)特性(xing)和官(guan)能，后者可通(tong)過不(bu)同(tong)(tong)類型的(de)(de)處理進(jin)行改性(xing);(d)溶液的(de)(de)pH由(you)(you)于(yu)影響活性(xing)炭的(de)(de)表(biao)面電(dian)(dian)荷(he)和吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)的(de)(de)電(dian)(dian)離(li)和形(xing)態，因此(ci)值在吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)機理中(zhong)起著至關重要的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)。。

　　以(yi)生物(wu)質廢物(wu)為(wei)合(he)成(cheng)活性炭(tan)原料的優點，即：(i)廢物(wu)重新評估；(ii)*終碳的成(cheng)本較低(di)(di)，因為(wei)前體可以(yi)以(yi)低(di)(di)成(cheng)本或(huo)非成(cheng)本廣泛獲得；(iii)碳來自可再生資(zi)源；(iv)碳燃(ran)燒不會增加大(da)氣中(zhong)的生物(wu)質來源CO2積累。

　　水中的(de)新興(xing)污染物(wu)很可(ke)(ke)能(neng)成為(wei)未來幾年的(de)問題。因(yin)此，尋求新技術(shu)或開發現有(you)技術(shu)對確保安全(quan)和(he)持續(xu)供水至關重要(yao)。此外(wai)，由(you)于資源和(he)能(neng)源短(duan)缺，這些過程(cheng)和(he)技術(shu)必須具(ju)有(you)經濟(ji)和(he)環境(jing)可(ke)(ke)持續(xu)性(xing)。在(zai)此背景(jing)下，目前(qian)的(de)綜述強調(diao)，生物(wu)質(zhi)廢物(wu)作為(wei)活性(xing)炭(tan)制造(zao)的(de)前(qian)體(ti)材料，對新興(xing)污染的(de)吸(xi)附潛力很大。但主(zhu)要(yao)研究的(de)目的(de)是更多地應(ying)用(yong)活性(xing)炭(tan)。