活性炭降解甲醛試驗

　　甲醛(quan)是(shi)一種有機化合物(wu)，可用(yong)于農(nong)業。在(zai)地(di)表水(shui)中可以檢測到(dao)相對(dui)較高水(shui)平的(de)甲醛(quan)。事(shi)實(shi)上，據報道，在(zai)處理過的(de)飲用(yong)水(shui)中發現了微量(liang)聚乙醛(quan)的(de)量(liang)，濃度高達1微克-1，高于標準(zhun)0.1微克大(da)號-1。因此(ci)，我(wo)們必須找(zhao)到(dao)對(dui)策，通常使用(yong)活性炭吸附。

　　飲用(yong)水中檢測到甲醛(quan)(quan)(quan)，濃(nong)度(du)低(1)μgL -1)，該值(zhi)高(gao)于(yu)標準要求。本文研究了幾種材料(liao)的(de)(de)(de)效(xiao)果：活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)和(he)(he)摻入(ru)二(er)氧(yang)化(hua)鈦納米的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)，不(bu)同濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(C-1.5，C-40和(he)(he)C-80)這(zhe)些(xie)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)用(yong)于(yu)通過(guo)光催化(hua)氧(yang)化(hua)從水溶液中去(qu)除(chu)金屬醛(quan)(quan)(quan)。發現活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)是*有效(xiao)的(de)(de)(de)材料(liao)，其(qi)去(qu)除(chu)量幾乎超過(guo)90%。吸(xi)附(fu)(fu)數(shu)據(ju)和(he)(he)組(zu)裝Langmuir等溫模型，得到q 32米(*大/飽和(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)容量).258毫(hao)克(ke)值(zhi)-1 L(Langmuir常數(shu))值(zhi)為2.013 L mg-1。在動力學研究方面，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)聚(ju)(ju)乙(yi)醛(quan)(quan)(quan)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)與偽二(er)階(jie)方程擬(ni)合良(liang)好，使吸(xi)附(fu)(fu)率常數(shu) ? 2的(de)(de)(de)0.023克(ke)值(zhi)mg -1 分鐘 -這(zhe)意味著快速(su)吸(xi)附(fu)(fu)。納米催化(hua)劑(ji)具有相同的(de)(de)(de)四聚(ju)(ju)乙(yi)醛(quan)(quan)(quan)濃(nong)度(du)和(he)(he)0.2克(ke)L-氧(yang)化(hua)聚(ju)(ju)乙(yi)醛(quan)(quan)(quan)比活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)不(bu)太有效(xiao) -1的(de)(de)(de)在UV光下材料(liao)的(de)(de)(de)進料(liao)濃(nong)度(du)和(he)(he)與二(er)氧(yang)化(hua)鈦混合的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(C-1.5)納米催化(hua)劑(ji)實現的(de)(de)(de)*大去(qu)除(chu)量為7.5 ppm約(yue)15%的(de)(de)(de)三聚(ju)(ju)氰胺溶液。

　　活性炭不能有效降解金屬(shu)醛(quan)的原因(yin)可能是活性炭的粒度和(he)表(biao)(biao)面(mian)(mian)積不適合去除(chu)金屬(shu)醛(quan)。因(yin)此(ci)，一種替代方法(fa)是使用粒度小(xiao)于傳統活性炭的粉末活性炭，從(cong)而為吸附提(ti)供更多的孔隙(xi)和(he)表(biao)(biao)面(mian)(mian)空間(jian)。

　　以下是我們實(shi)驗中使用的活(huo)性炭參數

　　金(jin)豐活性炭(tan)制造有限公司生產工(gong)作(zuo)中(zhong)使用(yong)的(de)商(shang)業（活性炭(tan)、脫色粉末(mo)活化）。碳源為(wei)木炭(tan)，經認證(zheng)，*大使用(yong)水平為(wei)250 mg / L。此(ci)外，使用(yong)以下活性炭(tan)TiO 2納(na)米催化劑：

　　具(ju)有1.5%活性(xing)炭，98.5%TiO 2(C-1.5)十六(liu)烷基(ji)(ji)三甲基(ji)(ji)溴化銨(CTAB)活性(xing)炭二(er)氧化鈦(tai)(活性(xing)炭)TiO 2)納米催化劑。

　　具有(you)40%活(huo)性(xing)炭(tan)，60%TiO 2(C-40)的CTAB活(huo)性(xing)炭(tan)混合(he)改性(xing)TiO 2納米催化劑。

　　活性炭(tan)80%，活性炭(tan)20%TiO 2(C-80)的CTAB活性炭(tan)混合改性TiO 2納米(mi)催化劑。

　　制(zhi)備金(jin)屬醛標準溶液

　　去離子水用于(yu)整個(ge)實(shi)驗(yan)和(he)樣(yang)品(pin)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)過(guo)程(cheng)。這是因為去離子水在(zai)反(fan)應過(guo)程(cheng)中(zhong)可能含有高有機含量和(he)光催(cui)化OH自由基反(fan)應會影響GC-MS分析。甲醛(quan)儲(chu)(chu)(chu)備(bei)溶(rong)液(ye)是通(tong)過(guo)一(yi)些參(can)考方(fang)法制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)的。甲醛(quan)固(gu)體(ti)(0.1g)加入(ru)到100mL制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)甲醇10000ppm儲(chu)(chu)(chu)屬醛(quan)儲(chu)(chu)(chu)備(bei)溶(rong)液(ye)。儲(chu)(chu)(chu)備(bei)溶(rong)液(ye)可以是1和(he)10℃儲(chu)(chu)(chu)存時間長(chang)達(da)一(yi)年。對(dui)于(yu)每個(ge)光催(cui)化實(shi)驗(yan)，用去離子水稀釋不同量的儲(chu)(chu)(chu)備(bei)溶(rong)液(ye)mL制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)不同金屬醛(quan)濃(nong)度的樣(yang)品(pin)溶(rong)液(ye)。金屬醛(quan)濃(nong)度范圍(wei)為0.1?15ppm。

　　圖(tu)1顯示(shi)活性炭(tan)掃描電(dian)子(zi)顯微鏡(SEM)圖(tu)像顯示(shi)了(le)活性炭(tan)的結構和表面特(te)征。圖(tu)像顯示(shi)活性炭(tan)顆(ke)粒的平均尺(chi)寸約(yue)為(wei)(wei)20nm，這些(xie)顆(ke)粒聚(ju)集在(zai)一起，形(xing)成平均尺(chi)寸為(wei)(wei)25μm角形(xing)簇(cu)(cu)。孔隙(xi)率為(wei)(wei)17.78%。從(cong)SEM圖(tu)像，簇(cu)(cu)的表面是平的，粗糙的，多孔的。

　　用活性炭降(jiang)解甲醛

　　活(huo)性(xing)炭(0.1g)，在UV-C光下，在0.1,0.5,1,5和10ppm不同制(zhi)備的(de)初(chu)始濃度(du)的(de)甲醛樣(yang)品應處(chu)理(li)2小時。圖2比(bi)較活(huo)性(xing)炭處(chu)理(li)后(hou)聚(ju)乙醛的(de)濃度(du)。活(huo)性(xing)炭能有(you)效地去除溶液中的(de)甲醛，特別是初(chu)始濃度(du)較低的(de)0.1,0.5和1ppm(p <0.05)。

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)與活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)混合TiO 2(C-1.5)，C-40和C-活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)金(jin)屬(shu)醛(quan)(quan)(quan)(quan)降解*有效的(de)(de)材料(liao)中，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)降解金(jin)屬(shu)醛(quan)(quan)(quan)(quan)*有效的(de)(de)材料(liao)。在0.1，0.5，1，5，和10ppm，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)時(shi)間研究(jiu)的(de)(de)濃度(du)(du)(du)范圍為(wei)0.2克(ke)(ke)L-負載(zai)濃度(du)(du)(du)-1表明，在低濃度(du)(du)(du)高(gao)于濃度(du)(du)(du)的(de)(de)情況下，去(qu)除四聚(ju)乙(yi)醛(quan)(quan)(quan)(quan)更為(wei)明顯。甲醛(quan)(quan)(quan)(quan)溶(rong)液(ye)(ye)初(chu)始濃度(du)(du)(du)的(de)(de)增加不會導致甲醛(quan)(quan)(quan)(quan)去(qu)除更有效。隨著甲醛(quan)(quan)(quan)(quan)溶(rong)液(ye)(ye)初(chu)始濃度(du)(du)(du)的(de)(de)增加，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)去(qu)除金(jin)屬(shu)醛(quan)(quan)(quan)(quan)減少(shao)。使用活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)通過吸(xi)附去(qu)除金(jin)屬(shu)醛(quan)(quan)(quan)(quan)和Langmuir動(dong)力學模型(xing)匹配得當q m值為(wei)32.258mg g-1，K L值為(wei)2.013 L mg -1.說明吸(xi)附有利(li)于去(qu)除金(jin)屬(shu)醛(quan)(quan)(quan)(quan)。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)聚(ju)乙(yi)醛(quan)(quan)(quan)(quan)的(de)(de)吸(xi)附非常適合偽二(er)級動(dong)力學，并給(gei)出 2的(de)(de)0.023克(ke)(ke)值毫(hao)克(ke)(ke)-1 分鐘-1表明活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)能在短時(shi)間內有效去(qu)除四聚(ju)乙(yi)醛(quan)(quan)(quan)(quan)。

　　與(yu)活性(xing)炭相比(bi)，活性(xing)炭混合TiO 2(C-1.5，C-40和(he)C-80)在研究濃度范圍內，催化劑負載濃度、光強(qiang)度和(he)反(fan)應(ying)時間對(dui)通過光催化去除(chu)溶(rong)液中(zhong)的甲醛無效(xiao)。

　　對UV-C對光(guang)的影(ying)響和納米(mi)催化(hua)劑碳含量增加(jia)的分析表明，(1)單獨UV-C光(guang)對去除(chu)金屬醛(quan)沒有(you)影(ying)響，(2)增加(jia)納米(mi)催化(hua)劑碳含量僅(jin)略微促進甲醛(quan)降解(約(yue)4%)。然而(er)，在黑暗條(tiao)件下，單獨的活性炭去除(chu)77%的甲醛(quan)UV-C它(ta)(ta)可(ke)以在光(guang)下去除(chu)81%以上(shang)。甲醛(quan)可(ke)通(tong)過(guo)吸(xi)附活性炭去除(chu)。然而(er)，它(ta)(ta)會在UV-C光(guang)下工(gong)作更有(you)效。從本研究中(zhong)可(ke)以看(kan)出(chu)，UV-C光(guang)強，甲醛(quan)溶(rong)液pH值、反應時間、物質負(fu)應時間、物質負(fu)載(zai)濃度等(deng)參數，找出(chu)甲醛(quan)降解的*佳參數。