活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與傳統活性(xing)(xing)(xing)炭相(xiang)比，活性(xing)(xing)(xing)炭納(na)米(mi)材料具(ju)有(you)較高(gao)的表面(mian)體積(ji)比，吸引了環境污染(ran)物和(he)有(you)害金屬(shu)的注(zhu)意。但由于酸(suan)(suan)性(xing)(xing)(xing)表面(mian)官(guan)能(neng)團，碳納(na)米(mi)管和(he)石墨烯對從水中(zhong)去除(chu)氧(yang)代陰(yin)離子(zi)無效。在這里，我們展示了去離子(zi)水溶液(ye)中(zhong)對砷酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)硒酸(suan)(suan)鹽(yan)的良好吸附。納(na)米(mi)活性(xing)(xing)(xing)炭的關鍵特(te)點是去除(chu)金屬(shu)氧(yang)化物納(na)米(mi)顆粒的微(wei)孔和(he)堿性(xing)(xing)(xing)表面(mian)基團的存在。與商業活性(xing)(xing)(xing)炭相(xiang)比，納(na)米(mi)活性(xing)(xing)(xing)炭在運河和(he)井(jing)水中(zhong)具(ju)有(you)優異的砷酸(suan)(suan)鹽(yan)去除(chu)和(he)微(wei)堿性(xing)(xing)(xing)pH。

　　隨著活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)納米(mi)(mi)技術的(de)(de)發展，人們一直在開發利用(yong)這些(xie)納米(mi)(mi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)材(cai)料進(jin)行水(shui)處(chu)理(li)的(de)(de)高表面體積比。*近證明了活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)和(he)石墨(mo)烯(xi)基吸附劑用(yong)于去除汞、砷、鉻和(he)硒等金屬的(de)(de)吸附作(zuo)用(yong)。與碳納米(mi)(mi)管和(he)石墨(mo)烯(xi)不同，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)納米(mi)(mi)結構具有(you)良好的(de)(de)生物相容性(xing)(xing)(xing)。因此，納米(mi)(mi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)可(ke)能(neng)是環境修復應(ying)用(yong)的(de)(de)有(you)希(xi)望材(cai)料，如從水(shui)中去除有(you)害金屬。

　　球形(xing)納米活性炭材(cai)料

　　在前(qian)溶液中加(jia)入金(jin)(jin)屬(shu)鹽，加(jia)熱分解(jie)，形成金(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)納米顆粒，作為碳(tan)水化(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)源(yuan)(yuan)碳(tan)化(hua)(hua)的成核點(dian)。合成蝕刻去除金(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)納米顆粒，留下高多孔(kong)(kong)活性(xing)炭(tan)(圖1A)。活性(xing)炭(tan)中金(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)納米顆粒的尺寸可(ke)以通過調整前(qian)體(ti)的比例來控制，從而(er)控制孔(kong)(kong)徑。因此，該合成方法可(ke)用(yong)于吸附金(jin)(jin)，活性(xing)炭(tan)材料的起(qi)源(yuan)(yuan)和物(wu)(wu)(wu)理化(hua)(hua)學性(xing)質（如表(biao)面積(ji)、微(wei)孔(kong)(kong)）差異很大，隔離沉積(ji)物(wu)(wu)(wu)PBDEs對效果了解(jie)較少。

　　根據不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)原料(liao)、燃(ran)燒方法和(he)廣泛的(de)(de)(de)可用(yong)性(xing)(xing)和(he)應用(yong)，選擇活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)(tan)和(he)生(sheng)物炭(tan)(tan)(tan)三種不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)。木(mu)炭(tan)(tan)(tan)來源于4000木(mu)質素材(cai)料(liao)°C下的(de)(de)(de)燃(ran)燒。原料(liao)為4000生(sheng)物炭(tan)(tan)(tan)樣品℃由不(bu)(bu)完全(quan)燃(ran)燒引起(qi)的(de)(de)(de)。將所有活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)材(cai)料(liao)研磨成100目(0.149mm使用(yong)前在室溫下儲(chu)存孔(kong)徑)。以上分析(xi)了(le)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)材(cai)料(liao)OC含量(liang)。使用(yong)表面積分析(xi)儀BET氮(dan)等(deng)溫線測定比表面積(SSA)和(he)微(wei)孔(kong)率。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)、生(sheng)物炭(tan)(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)(tan)。

　　為了(le)比較活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)材料降(jiang)低(di)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)中不(bu)含多溴二苯(ben)醚的C的有效性(xing)(xing)，在(zai)(zai)用(yong)于(yu)纖(xian)維(wei)暴露之前(qian)，用(yong)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，木(mu)炭(tan)或生(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)對JL和(he)SD修正了(le)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)。在(zai)(zai)沉(chen)(chen)淀(dian)物(wu)(wu)中加入1000μg/ kg每種多溴二苯(ben)醚同源物(wu)(wu)，如(ru)上述平衡7天，然后在(zai)(zai)0(未修正對照)，0.5，1.0，1.5，3.0和(he)6.與活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)、木(mu)炭(tan)或生(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)混合。基(ji)于(yu)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)干(gan)重(zhong)的%。120年活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)修正沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)rpm產生(sheng)下混合7天PBDE污染沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)樣品。等份(fen)的修正沉(chen)(chen)淀(dian)物(wu)(wu)(1).0g，干(gan)重(zhong))，一(yi)片(pian)1cm PDMS纖(xian)維(wei)和(he)1.5mL水(shui)置(zhi)于(yu)20mL用(yong)玻璃(li)瓶測量C 自由(you)度如(ru)上所(suo)述PBDEs。7天后，回收PDMS纖(xian)維(wei)，提取和(he)分析。

　　活性(xing)炭沉(chen)積(ji)在(zai)混合條(tiao)件下PDMS纖(xian)維吸收動(dong)力(li)學。

　　多溴(xiu)聯苯(ben)醚中活性(xing)炭類型的差異(yi)

　　通過活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸附(fu)或隔離平(ping)衡PBDEs反映了它(ta)們(men)PDMS纖維(C PDMS)檢測到的(de)水(shui)(shui)平(ping)變化。在(zai)JL在(zai)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)中，隨著活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)修(xiu)正(zheng)，C PDMS顯著下降，并且活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)類(lei)型之間的(de)減少不同(tong)(圖2)。例如，當生物(wu)(wu)炭(tan)用于0時(shi).5%修(xiu)正(zheng)JL沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)時(shi)，C PDMS30水(shui)(shui)平(ping)降低到未沉(chen)(chen)降沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)中.0-67.8%。木炭(tan)(29.7-63.5%的(de)效(xiao)果與生物(wu)(wu)炭(tan)相似(圖2)。相比之下，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)修(xiu)正(zheng)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)C PDMS下降幅度較大(圖2)。例如，在(zai)0中.5%活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)JL對于不同(tong)的(de)同(tong)源物(wu)(wu)，C PDMS降至未改進處理水(shui)(shui)平(ping)1.8-8.1%。平(ping)均而言(yan)，添加1.0%的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)導致(zhi)所選活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)BDE同(tong)系物(wu)(wu)的(de)C PDMS將1降低到對照水(shui)(shui)平(ping).7-5.9%表(biao)明活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在(zai)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)(wu)中螯合PBDEs能(neng)力遠(yuan)高于其他黑碳材料。

　　沉積在水(shui)中PDMS纖(xian)維上的BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)不同類(lei)型活性炭的濃(nong)度隔離效果(guo)。

　　本研究(jiu)開(kai)發了(le)(le)一(yi)種測量沉(chen)積物(wu)中不(bu)(bu)含多(duo)溴(xiu)二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)的(de)(de)(de)方(fang)法C，該方(fang)法進一(yi)步用(yong)于比較不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)材料C free密封(feng)多(duo)溴(xiu)聯(lian)苯(ben)(ben)醚(mi)的(de)(de)(de)效率。研究(jiu)結果表(biao)明，雖然不(bu)(bu)含多(duo)溴(xiu)二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)的(de)(de)(de)C通過活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)修(xiu)(xiu)正減少，但不(bu)(bu)同(tong)類型的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)之間(jian)存(cun)在(zai)很(hen)大差(cha)(cha)異(yi)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)比生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)或(huo)(huo)木炭(tan)(tan)更(geng)有(you)效。此(ci)(ci)外，由(you)于微(wei)孔分(fen)布不(bu)(bu)同(tong)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)優(you)先隔(ge)(ge)離低溴(xiu)化溴(xiu)化BDE，生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)或(huo)(huo)木炭(tan)(tan)表(biao)現出高(gao)溴(xiu)化溴(xiu)化二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)的(de)(de)(de)選擇性(xing)(xing)(xing)吸(xi)附。減少C.同(tong)一(yi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)修(xiu)(xiu)正案的(de)(de)(de)沉(chen)積物(wu)之間(jian)的(de)(de)(de)免(mian)費差(cha)(cha)異(yi)很(hen)大，而且(qie)更(geng)高(gao)OC含量似乎抑制了(le)(le)炭(tan)(tan)黑的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。另一(yi)方(fang)面(mian)，由(you)于天然有(you)機(ji)物(wu)或(huo)(huo)膠體可(ke)能(neng)競(jing)爭(zheng)吸(xi)附位點或(huo)(huo)阻(zu)塞微(wei)孔，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)隔(ge)(ge)離能(neng)力可(ke)能(neng)會因老化效應(ying)而發生(sheng)變(bian)化。因此(ci)(ci)，在(zai)應(ying)用(yong)于污染沉(chen)積物(wu)原位修(xiu)(xiu)復之前，需要進一(yi)步了(le)(le)解活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)多(duo)溴(xiu)二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)等老化情況HOCs對活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)類型的(de)(de)(de)隔(ge)(ge)離和依賴。