活性炭從液體中吸附汞

　　汞是環境中(zhong)*有(you)毒(du)的(de)(de)(de)金屬(shu)之一。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)附(fu)技術(shu)已經存在于(yu)汞減排(pai)技術(shu)中(zhong)。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)是一種通(tong)用吸(xi)(xi)附(fu)劑，被認為是去除水中(zhong)汞的(de)(de)(de)非(fei)常有(you)效的(de)(de)(de)替代方法。除其他因素外，固體表(biao)面吸(xi)(xi)附(fu)污染(ran)物(wu)的(de)(de)(de)有(you)效性(xing)還取(qu)決于(yu)溶劑中(zhong)污染(ran)物(wu)的(de)(de)(de)化(hua)學電荷和(he)吸(xi)(xi)附(fu)系統pH吸(xi)(xi)附(fu)劑表(biao)面的(de)(de)(de)凈電荷。木質活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)一般用作(zuo)這(zhe)項工作(zuo)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑。硫(liu)酸浸(jin)漬和(he)二硫(liu)化(hua)碳兩次(ci)硫(liu)化(hua)，以(yi)提高汞捕獲的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)能(neng)力(li)。不同的(de)(de)(de)溫度和(he)溶液pH分批吸(xi)(xi)附(fu)試(shi)驗值下(xia)。討論了表(biao)面化(hua)學和(he)操作(zuo)條件對(dui)吸(xi)(xi)附(fu)能(neng)力(li)的(de)(de)(de)影響。

　　但汞是一(yi)種重要而有用(yong)的(de)(de)工業材料。汞和(he)(he)汞化(hua)(hua)合物長(chang)期(qi)(qi)以(yi)來一(yi)直被用(yong)作(zuo)油(you)墨(mo)(辰砂，紅硫化(hua)(hua)物)中(zhong)(zhong)的(de)(de)顏料，作(zuo)為(wei)早期(qi)(qi)冶金(鍍金銅)和(he)(he)儀器儀表(溫度計，氣壓(ya)計)和(he)(he)許(xu)多行業(從(cong)其礦石(shi)中(zhong)(zhong)回收黃(huang)金)通過電(dian)解(jie)鹽水等制造氯和(he)(he)氫氧化(hua)(hua)鈉)，或存(cun)在(zai)于它們(men)的(de)(de)廢水中(zhong)(zhong)。汞一(yi)旦進入食(shi)物鏈，這種元素(su)就會在(zai)人(ren)類和(he)(he)動(dong)物中(zhong)(zhong)積(ji)累，對健(jian)康(kang)產生許(xu)多不利影響。為(wei)了(le)防止汞毒性引起的(de)(de)問題，提(ti)出了(le)離子交換、吸附、硫化(hua)(hua)物沉(chen)淀、電(dian)沉(chen)積(ji)、溶(rong)劑提(ti)取和(he)(he)膜工藝等幾種技術。活性炭吸附被認(ren)為(wei)是從(cong)水中(zhong)(zhong)去除痕量金屬的(de)(de)可用(yong)技術替代品的(de)(de)經濟可行性。活性炭是一(yi)種可從(cong)包括(kuo)工業活動(dong)廢物在(zai)內(nei)的(de)(de)各種原(yuan)。活性炭發現了(le)從(cong)水中(zhong)(zhong)去除汞的(de)(de)非常有效的(de)(de)替代品。

　　由(you)于溶質(zhi)和溶劑(ji)都(dou)是固體(ti)表(biao)(biao)面(mian)的(de)競爭(zheng)，因此在液(ye)(ye)相中吸(xi)(xi)附(fu)是一種(zhong)復雜(za)的(de)現象。簡而(er)言(yan)之，溶質(zhi)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)取(qu)(qu)決于活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)分子大小和化學(xue)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)，以(yi)及其表(biao)(biao)面(mian)化學(xue)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)。根據溶液(ye)(ye)的(de)組(zu)成和pH值(zhi)，其可以(yi)是正的(de)，負的(de)或中性(xing)(xing)(xing)的(de)。由(you)于優先吸(xi)(xi)附(fu)物(wu)種(zhong)的(de)類型和吸(xi)(xi)附(fu)程度可能取(qu)(qu)決于表(biao)(biao)面(mian)的(de)離子狀(zhuang)態，這取(qu)(qu)決于溶液(ye)(ye)pH值(zhi)。若(ruo)流(liu)出物(wu)pH值(zhi)不能改(gai)變（例如(ru)，當必須(xu)檢測到(dao)大量(liang)液(ye)(ye)體(ti)或環境問題時），適當的(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)改(gai)性(xing)(xing)(xing)可以(yi)提高污染物(wu)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)能力。在其他情況下，溶液(ye)(ye)可以(yi)改(gai)變pH改(gai)善吸(xi)(xi)附(fu)。

　　在過去(qu)的幾(ji)年里，為了提高活性(xing)炭(tan)從水介質中去(qu)除汞(gong)(gong)的吸附(fu)能(neng)力，表面改(gai)性(xing)活性(xing)炭(tan)的開發受到(dao)了廣泛的關(guan)注。據(ju)報道，硫作為一種有利(li)于(yu)汞(gong)(gong)吸附(fu)的元素，因此(ci)硫的表面處理應該能(neng)夠改(gai)善汞(gong)(gong)的吸附(fu)。

　　今天，金峰介紹(shao)了三種(zhong)(zhong)活性炭(tan)作(zuo)為液相中汞吸(xi)附(fu)劑(ji)(ji)的比較研究。**種(zhong)(zhong)吸(xi)附(fu)劑(ji)(ji)是(shi)通過水蒸氣物理活化(hua)炭(tan)化(hua)，第二(er)(er)種(zhong)(zhong)是(shi)硫酸和二(er)(er)硫化(hua)碳，以便將硫作(zuo)為雜原子引入吸(xi)附(fu)劑(ji)(ji)表面，第三種(zhong)(zhong)是(shi)普通活性炭(tan)。所(suo)有活性炭(tan)分批(pi)吸(xi)附(fu)和測量(liang)汞，并(bing)使用吸(xi)附(fu)等(deng)溫線來比較其性能(neng)。

　　如圖(tu)所示，為了獲得與零電荷相對應(ying)的吸(xi)附劑點pH質量滴定的結(jie)果(guo)在(zai)值下。本(ben)表總結(jie)了所研究吸(xi)附劑的酸(suan)堿表面基團和pH PZC的結(jie)果(guo)。

　　酸堿表(biao)(biao)面(mian)基(ji)團的分析表(biao)(biao)明 與(yu)改性固體的結構性質相比(bi)，使用(yong)H 2 SO 4.與(yu)活(huo)性炭(tan)吸附劑相比(bi)，硫(liu)化(hua)處(chu)理增加了兩個位點的數(shu)量和表(biao)(biao)面(mian)化(hua)學(xue)(xue)變化(hua)。（酸基(ji)：堿基(ji)）比(bi)表(biao)(biao)示硫(liu)化(hua)處(chu)理引起(qi)的表(biao)(biao)面(mian)化(hua)學(xue)(xue)變化(hua)。

　　與活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附劑(ji)(ji)相比，在AC-CS 2吸(xi)(xi)附劑(ji)(ji)觀察(cha)到表面(mian)基(ji)團(tuan)的數(shu)量(liang)和(he)(he)類型更重要的變化(hua)，這(zhe)不(bu)(bu)僅是(shi)因(yin)為(wei)硫化(hua)吸(xi)(xi)附劑(ji)(ji)的結構變化(hua)，而且與表面(mian)化(hua)學變化(hua)有關，基(ji)本上通過酸堿基(ji)團(tuan)的數(shu)量(liang)和(he)(he)（酸基(ji)團(tuan)：堿基(ji)團(tuan)）的比例，基(ji)本上不(bu)(bu)同(tong)于未(wei)處理的吸(xi)(xi)附劑(ji)(ji)。對(dui)應(ying)硫化(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)pH PZ0值(zhi)和(he)(he)未(wei)處理固(gu)體pH PZ0 三種固(gu)體和(he)(he)溶液的預(yu)測值(zhi)明顯不(bu)(bu)同(tong)。pH不(bu)(bu)同(tong)的行為(wei)。

　　在(zai)固(gu)定(ding)pH在(zai)溫度下對(dui)活性(xing)(xing)炭吸附數(shu)據(ju)的(de)(de)分(fen)析表(biao)明，*高吸附能(neng)力對(dui)應于AC-H 2 SO 4 吸附劑(k Freundlich參(can)數(shu)的(de)(de)*高值)主要是由(you)于硫酸引起的(de)(de)固(gu)體結構性(xing)(xing)質的(de)(de)變(bian)化(hua)。與活性(xing)(xing)炭吸附劑相比，硫化(hua)處理產(chan)生了輕微的(de)(de)表(biao)面(mian)化(hua)學變(bian)化(hua)。

　　使用二硫化(hua)碳作為硫化(hua)劑(與AC和AC-H 2 SO 4 與吸附(fu)劑對應(ying)的相比，不同的1 / n Freundlich參(can)數)產生了更重要的表面(mian)化(hua)學變化(hua)。改性固體(ti)的汞吸附(fu)能力高(gao)于未經處理的吸附(fu)劑。這些結果(guo)與相應(ying)的表面(mian)酸和堿(jian)基團相一致。

　　活(huo)性炭汞溶液吸附研究(jiu)結果

　　活(huo)性(xing)炭是(shi)從水溶(rong)液中吸附(fu)汞的(de)優(you)良(liang)吸附(fu)劑(ji)，通過(guo)表(biao)面(mian)化(hua)學(xue)改(gai)性(xing)可以提高其吸附(fu)效率。吸附(fu)劑(ji)容(rong)量(liang)的(de)提高不僅取(qu)(qu)決(jue)于表(biao)面(mian)改(gai)性(xing)，還取(qu)(qu)決(jue)于溶(rong)液中溶(rong)質的(de)電荷。這兩(liang)個因素取(qu)(qu)決(jue)于溶(rong)液pH值。活(huo)性(xing)炭表(biao)面(mian)硫化(hua)處(chu)理(li)(li)在零充電點、固體(ti)紋理(li)(li)性(xing)質（基本(ben)比表(biao)面(mian)和孔徑分布(bu)）以及酸堿表(biao)面(mian)基團的(de)數量(liang)生重要(yao)變化(hua)。

　　從以(yi)上因素(su)的(de)(de)分(fen)析(xi)可以(yi)解釋活(huo)性炭(tan)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力和溶液(ye)pH依賴關系。溫度(du)對所研究固體(ti)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)性能沒有(you)顯著影響。觀(guan)察(cha)到隨溫度(du)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)容量的(de)(de)輕微增(zeng)加。這種(zhong)行為是(shi)由于(yu)當溶質分(fen)子將溶劑(ji)分(fen)子取代到固體(ti)表(biao)(biao)面(mian)時的(de)(de)能量變(bian)化(hua)(hua)(hua)。　*后得(de)出結(jie)論，硫(liu)酸表(biao)(biao)面(mian)處理對活(huo)性炭(tan)的(de)(de)多孔結(jie)構和表(biao)(biao)面(mian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)性質有(you)重(zhong)(zhong)要(yao)變(bian)化(hua)(hua)(hua)，達到*高吸(xi)(xi)附(fu)(fu)水平。二硫(liu)化(hua)(hua)(hua)碳的(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)處理也(ye)在固體(ti)、編織性和表(biao)(biao)面(mian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)性質等方面(mian)發生了重(zhong)(zhong)要(yao)變(bian)化(hua)(hua)(hua)。在這種(zhong)情況下，由汞吸(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)有(you)利表(biao)(biao)面(mian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)物質平衡減少了表(biao)(biao)面(mian)積(ji)和孔體(ti)積(ji)，使活(huo)性炭(tan)優于(yu)未(wei)經處理的(de)(de)活(huo)性炭(tan)。