攪拌(ban)技(ji)術(shu)對活性炭吸(xi)附的影(ying)響(xiang)

　　活(huo)(huo)性炭(tan)吸附(fu)(fu)過(guo)程是去除(chu)水中有機(ji)污染(ran)(ran)物(wu)*有效的(de)方法之一。吸附(fu)(fu)設計相對(dui)(dui)靈活(huo)(huo)簡單，成(cheng)本(ben)低，操作再生方便，無或低代有毒物(wu)質。由于活(huo)(huo)性炭(tan)具有較高(gao)的(de)表面(mian)積、孔(kong)體積和(he)孔(kong)徑分布，是目前吸附(fu)(fu)效率*高(gao)的(de)有機(ji)污染(ran)(ran)物(wu)吸附(fu)(fu)劑。活(huo)(huo)性炭(tan)上有機(ji)化(hua)(hua)合物(wu)吸附(fu)(fu)的(de)有效性取決于其孔(kong)隙結構和(he)表面(mian)化(hua)(hua)學(xue)性質、物(wu)理化(hua)(hua)學(xue)性質（分子量、溶解(jie)度、極性、官能組類型）、溶液(ye)化(hua)(hua)學(xue)性質（離子強度、pH值)和(he)溫度。這些因素對(dui)(dui)不(bu)(bu)同(tong)有機(ji)污染(ran)(ran)物(wu)的(de)動力學(xue)和(he)吸附(fu)(fu)平衡有不(bu)(bu)同(tong)的(de)影響。

　　吸(xi)附試驗通常(chang)在(zai)含(han)有(you)固定(ding)體積吸(xi)附溶液（初始濃度不(bu)同(tong)）和已知(zhi)質(zhi)量吸(xi)附劑的錐(zhui)形瓶中(zhong)進行。然后(hou)搖(yao)動樣(yang)品(pin)，直到(dao)(dao)達到(dao)(dao)平衡(heng)。然而，作者很少提(ti)供樣(yang)品(pin)混(hun)合的條件。混(hun)合對(dui)吸(xi)附的影響(xiang)通常(chang)被(bei)(bei)忽(hu)視。只有(you)少數(shu)研(yan)究(jiu)過(guo)吸(xi)附和混(hun)合速度的影響(xiang)。然而，據我們所知(zhi)，不(bu)同(tong)混(hun)合技術(shu)對(dui)吸(xi)附的影響(xiang)尚未被(bei)(bei)研(yan)究(jiu)。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)(shang)有機(ji)污染(ran)(ran)物吸附動力(li)學和吸附能(neng)力(li)的不同(tong)攪(jiao)(jiao)拌(ban)技(ji)術(shu)及(ji)其影響。通過氣泡(pao)將(jiang)樣品與實驗室搖動器(qi)、機(ji)械(槳式)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)和磁(ci)性(xing)(xing)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)混合。還檢(jian)查了攪(jiao)(jiao)拌(ban)速度(du)的影響。4-氯酚(fen)(fen)(4-氯酚(fen)(fen))-CP)作為目標污染(ran)(ran)物，它對(dui)水生生物、植物和人(ren)類有毒，在飲用水中很(hen)常見(jian)。另外，對(dui)活性(xing)(xing)炭上(shang)(shang)4-氯苯酚(fen)(fen)的吸附也有很(hen)好的描(miao)述。介紹了4-氯酚(fen)(fen)吸附在各種改性(xing)(xing)和未(wei)改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭上(shang)(shang)，以(yi)及(ji)4-氯酚(fen)(fen)吸附在影響活性(xing)(xing)炭上(shang)(shang)-CP其他吸附因素的影響，包括離(li)子強度(du)和pH 。

　　所需的實驗材料(liao)和儀器

　　4-氯酚、活性(xing)炭(tan)、鹽酸、氫氟酸和(he)HPLC級乙腈。顆粒活性(xing)炭(tan)作為(wei)吸(xi)附(fu)劑，使(shi)(shi)用前使(shi)(shi)用活性(xing)炭(tan)HCl和(he)HF預(yu)處(chu)理濃酸除灰(hui)，用去離(li)子水沖洗幾(ji)次(ci)。然(ran)后130吸(xi)附(fu)劑℃烘(hong)箱(xiang)干(gan)燥至恒重，并在烘(hong)箱(xiang)中(zhong)(zhong)進一步研究。活性(xing)炭(tan)表面積(S BET)根據氮(dan)低溫(wen)吸(xi)附(fu)-解吸(xi)等溫(wen)線確定。在吸(xi)附(fu)研究中(zhong)(zhong)，通過空氣、氮(dan)氣、實驗(yan)室搖床、機械攪(jiao)(jiao)拌(ban)器和(he)磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)器分別測試活性(xing)炭(tan)樣品(pin)。

　　吸附實驗

　　吸附實驗包含0.05μL4-CP溶液和0.025g在活性炭錐形瓶(ping)(或圓底燒瓶(ping))中進行(xing)動力學研(yan)究。℃下(xia)進行(xing)初始4-CP濃度為1.0mmol L -1.色譜(pu)測量4-CP的濃度。

　　分析方法

　　4-CP的濃度通過(guo)使用(yong)UV測量高(gao)效液相(xiang)色(se)譜(pu)(pu)。2.使用(yong)色(se)譜(pu)(pu)分析(xi).0×150mm，3μm柱進行。色(se)譜(pu)(pu)條件如下：流(liu)動相(xiang) - 乙(yi)腈/水乙(yi)酸(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流(liu)速0.25mL min -1 ; 和分析(xi)波長(chang)281nm。所(suo)有實驗在相(xiang)同條件下一(yi)式三份(fen)進行，平(ping)均值(zhi)用(yong)于進一(yi)步計算。使用(yong)t檢驗和/或ANOVA和Tukey檢驗分析(xi)獲得的數(shu)據。用(yong)*低顯著性差異檢查(cha)任何一(yi)對治(zhi)療方法之間的差異，顯著性水平(ping)為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混合(he)技(ji)(ji)術4-CP實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)動器(qi)(qi)、機(ji)械(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)力攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)用(yong)于吸(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)附(fu)(fu)(fu)劑和(he)(he)(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)錐形(xing)瓶。結(jie)(jie)果(guo)如圖1所示 。實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)床(chuang)、機(ji)械(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji)的(de)(de)(de)偽二(er)次速率常(chang)數分別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統計(ji)學上，機(ji)械(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)之間的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)速度差(cha)異(yi)(yi)并不明顯(xian)(p = 0.34)。在這兩種情況(kuang)下，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)比使(shi)用(yong)實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)床(chuang)更快。實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)床(chuang)與(yu)(yu)機(ji)械(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)、實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)床(chuang)與(yu)(yu)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)差(cha)異(yi)(yi)具有(you)統計(ji)顯(xian)著性(xing)(xing)(q e)觀察到相同的(de)(de)(de)相關性(xing)(xing)，如下：1.359(實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)床(chuang)).442和(he)(he)(he)(he)1.430(磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi))mmol·g -1。所有(you)這些結(jie)(jie)果(guo)表明，混合(he)技(ji)(ji)術在動力學和(he)(he)(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)平(ping)衡中起(qi)著重要作用(yong)。比實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)振蕩器(qi)(qi)更好地觀察到機(ji)械(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)果(guo)。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)速率和(he)(he)(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)容量的(de)(de)(de)增加(jia)是攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)棒或攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)槳與(yu)(yu)活性(xing)(xing)炭物理接觸的(de)(de)(de)結(jie)(jie)果(guo)。因(yin)此，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)材料的(de)(de)(de)尺寸減小，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)位點更容易(yi)接近(jin)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)分子吸(xi)附(fu)(fu)(fu)動力學和(he)(he)(he)(he)活性(xing)(xing)炭粒徑的(de)(de)(de)增加(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研究(jiu)了(le)混合速(su)(su)度(du)對水(shui)溶液對4-氯酚吸(xi)(xi)附(fu)的影(ying)響。吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)量，初始4-CP濃度(du)和(he)溫(wen)度(du)保持恒定(ding)。1000年使用(yong)機械攪(jiao)拌器和(he)磁性攪(jiao)拌器rpm至500rpm研究(jiu)速(su)(su)度(du)。4.攪(jiao)拌速(su)(su)率-CP吸(xi)(xi)附(fu)影(ying)響見圖2和(he)表1。

　　可以看出(chu)，吸(xi)附(fu)速率受攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度(du)(du)的(de)(de)影響很大(da) - 隨著攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)加(jia)，吸(xi)附(fu)率顯著提(ti)高(gao)。攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速率從1000開始rpm增(zeng)加(jia)到(dao)500rpm，k 2值分別從0.577增(zeng)加(jia)到(dao)1.264g mmol -1 h -1(機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機(ji))和(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi))。在相同的(de)(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度(du)(du)下，機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)和(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)之(zhi)間的(de)(de)差(cha)異沒有統計(ji)意義(p > 0.05)。4-CP由(you)于(yu)湍(tuan)流液體擴(kuo)散(san)到(dao)活性(xing)(xing)炭(tan)顆粒(li)(li)周(zhou)圍(wei)的(de)(de)液體邊界層(ceng)(ceng)擴(kuo)散(san)到(dao)活性(xing)(xing)炭(tan)顆粒(li)(li)周(zhou)圍(wei)的(de)(de)液體邊界層(ceng)(ceng)的(de)(de)速率變高(gao)。隨著攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)加(jia)，吸(xi)附(fu)劑(ji)顆粒(li)(li)的(de)(de)破碎程度(du)(du)可能會進一步增(zeng)強。在這些研究中，試(shi)驗(yan)前和(he)試(shi)驗(yan)后(hou)的(de)(de)吸(xi)附(fu)劑(ji)顆粒(li)(li)大(da)小(xiao)尚未確定，但在4歲-CP有證(zheng)據可以檢查吸(xi)附(fu)動力學(xue)活性(xing)(xing)炭(tan)小(xiao)的(de)(de)影響。還描述了活性(xing)(xing)白土在堿(jian)性(xing)(xing)染(ran)料(liao)吸(xi)附(fu)上的(de)(de)增(zeng)加(jia)[ 6 ]以及乙酸，吡蟲啉(lin)和(he)4-氯(lv)苯(ben)酚在活性(xing)(xing)炭(tan)上。

　　表1中(zhong)的(de)(de)數據 也說明攪拌速(su)率(lv)不僅影響(xiang)吸(xi)附動(dong)力學(xue)，還影響(xiang)4-CP去除水(shui)中(zhong)的(de)(de)效率(lv)。吸(xi)附容(rong)量(liang)從1.385增(zeng)(zeng)加到(dao)1.520 mmol·g -1(機(ji)械(xie)攪拌機(ji))和從1.391增(zeng)(zeng)加到(dao)1.510 mmol·g -1(磁(ci)攪拌器)從100增(zeng)(zeng)加到(dao)500rpm。觀察到(dao)從20.06 4-CP吸(xi)附容(rong)量(liang)增(zeng)(zeng)加至23.04毫克-1攪拌速(su)度從300到(dao)600轉。然(ran)而，一些作(zuo)者(zhe)報(bao)告說，只有一定的(de)(de)限度才能提高(gao)攪拌速(su)度，超(chao)過這種吸(xi)附容(rong)量(liang)沒(mei)有顯著增(zeng)(zeng)加吸(xi)附增(zeng)(zeng)加。在(zai)(zai)某些情況下(xia)，觀察到(dao)吸(xi)附容(rong)量(liang)在(zai)(zai)更高(gao)混合速(su)率(lv)較高(gao)。正如作(zuo)者(zhe)所提出的(de)(de)，這是因為吸(xi)附分子和吸(xi)附劑(ji)顆粒的(de)(de)動(dong)能在(zai)(zai)非常高(gao)的(de)(de)攪拌速(su)度下(xia)增(zeng)(zeng)加到(dao)足以相互碰撞，導(dao)致分離松散(san)的(de)(de)吸(xi)附分子。

　　本(ben)文闡(chan)述了不同攪(jiao)拌(ban)技術對顆粒活性炭吸(xi)附4-氯酚的影響(xiang)(xiang)。研究了燒(shao)瓶類型的影響(xiang)(xiang)，包括(kuo)實驗室搖床、機(ji)械(xie)攪(jiao)拌(ban)機(ji)、磁性攪(jiao)拌(ban)機(ji)和混合(he)氣(qi)泡（空氣(qi)或氮(dan)氣(qi)）的攪(jiao)拌(ban)機(ji)類型。它還測試(shi)了混合(he)速度(du)對活性炭上4-氯酚吸(xi)附的影響(xiang)(xiang)。