攪拌技術對活(huo)性炭吸(xi)附的(de)影響

　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附過程是去(qu)除水中有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)*有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)(de)方法之一(yi)。吸(xi)附設計相對靈(ling)活(huo)(huo)簡單，成本低(di)，操作再生方便，無或低(di)代有(you)(you)毒物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)。由(you)于活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有(you)(you)較高的(de)(de)(de)表面積、孔體積和(he)孔徑(jing)分(fen)布，是目前吸(xi)附效(xiao)率(lv)*高的(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)吸(xi)附劑。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上有(you)(you)機(ji)(ji)化合(he)物(wu)(wu)吸(xi)附的(de)(de)(de)有(you)(you)效(xiao)性(xing)(xing)取決于其孔隙結(jie)構和(he)表面化學性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)、物(wu)(wu)理(li)化學性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)（分(fen)子(zi)量(liang)、溶(rong)解度(du)、極(ji)性(xing)(xing)、官能(neng)組類型）、溶(rong)液化學性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)（離子(zi)強度(du)、pH值)和(he)溫度(du)。這(zhe)些因素對不同有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)動力學和(he)吸(xi)附平衡有(you)(you)不同的(de)(de)(de)影響。

　　吸(xi)附(fu)試驗通常(chang)(chang)在含有固定體積吸(xi)附(fu)溶液（初始(shi)濃(nong)度不同）和(he)已知(zhi)質量(liang)吸(xi)附(fu)劑的錐(zhui)形瓶中進行。然(ran)后搖動樣品，直到(dao)達到(dao)平(ping)衡。然(ran)而，作者很(hen)少提供(gong)樣品混合(he)的條件。混合(he)對吸(xi)附(fu)的影響通常(chang)(chang)被忽視。只有少數研究(jiu)過吸(xi)附(fu)和(he)混合(he)速度的影響。然(ran)而，據我們所知(zhi)，不同混合(he)技術對吸(xi)附(fu)的影響尚未被研究(jiu)。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)有(you)機污(wu)染物吸附(fu)動力(li)學和(he)(he)吸附(fu)能力(li)的(de)不同攪(jiao)(jiao)拌技術及其影響。通過氣泡將(jiang)樣品(pin)與(yu)實驗(yan)室搖(yao)動器、機械(槳式)攪(jiao)(jiao)拌器和(he)(he)磁(ci)性(xing)(xing)攪(jiao)(jiao)拌器混合。還檢查(cha)了攪(jiao)(jiao)拌速度的(de)影響。4-氯(lv)酚(fen)(4-氯(lv)酚(fen))-CP)作(zuo)為目標污(wu)染物，它對(dui)水生生物、植物和(he)(he)人類有(you)毒，在飲用水中很常見。另(ling)外，對(dui)活性(xing)(xing)炭上(shang)4-氯(lv)苯酚(fen)的(de)吸附(fu)也(ye)有(you)很好的(de)描述。介(jie)紹了4-氯(lv)酚(fen)吸附(fu)在各種(zhong)改性(xing)(xing)和(he)(he)未改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭上(shang)，以及4-氯(lv)酚(fen)吸附(fu)在影響活性(xing)(xing)炭上(shang)-CP其他吸附(fu)因素的(de)影響，包括(kuo)離(li)子(zi)強度和(he)(he)pH 。

　　所需(xu)的實驗材料和儀器

　　4-氯酚、活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)、鹽酸、氫(qing)氟酸和HPLC級乙腈。顆粒活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)作為(wei)吸(xi)附劑(ji)，使用前使用活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)HCl和HF預處理濃酸除灰，用去離子水沖(chong)洗幾次。然后130吸(xi)附劑(ji)℃烘箱(xiang)干燥至恒重，并(bing)在(zai)烘箱(xiang)中進一步研(yan)究(jiu)。活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表面積(S BET)根據氮低溫(wen)吸(xi)附-解吸(xi)等溫(wen)線確定。在(zai)吸(xi)附研(yan)究(jiu)中，通過空氣(qi)、氮氣(qi)、實驗(yan)室搖床(chuang)、機械攪(jiao)拌(ban)器(qi)和磁攪(jiao)拌(ban)器(qi)分別測試活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品。

　　吸附實驗

　　吸(xi)附實驗包含0.05μL4-CP溶液和0.025g在活性炭錐(zhui)形瓶(或圓底(di)燒瓶)中(zhong)進行動力學研究。℃下進行初始4-CP濃度(du)為1.0mmol L -1.色譜測量4-CP的濃度(du)。

　　分析方法

　　4-CP的濃(nong)度通過使(shi)用(yong)(yong)(yong)UV測量(liang)高效(xiao)液(ye)相色譜。2.使(shi)用(yong)(yong)(yong)色譜分(fen)(fen)析(xi).0×150mm，3μm柱進行。色譜條(tiao)件如下：流動(dong)相 - 乙腈/水乙酸(50/50，v / v)調節(jie)至pH 3.0; 流速0.25mL min -1 ; 和(he)(he)分(fen)(fen)析(xi)波(bo)長(chang)281nm。所有實驗在相同條(tiao)件下一式三份進行，平(ping)均值(zhi)用(yong)(yong)(yong)于進一步計算。使(shi)用(yong)(yong)(yong)t檢(jian)驗和(he)(he)/或ANOVA和(he)(he)Tukey檢(jian)驗分(fen)(fen)析(xi)獲得的數據(ju)。用(yong)(yong)(yong)*低顯著(zhu)(zhu)性差異(yi)檢(jian)查任何一對治療方法之間的差異(yi)，顯著(zhu)(zhu)性水平(ping)為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混合技術(shu)4-CP實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖動器(qi)(qi)(qi)、機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)力攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)用于吸(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)影響(xiang)rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)附(fu)(fu)劑和(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)錐形瓶。結果如(ru)圖1所(suo)示 。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖床、機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji)(ji)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji)(ji)的(de)(de)偽二次速率(lv)常數分別(bie)為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)(zai)(zai)統(tong)(tong)計(ji)學上，機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)之間(jian)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)速度差(cha)異(yi)并不明顯(xian)(p = 0.34)。在(zai)(zai)(zai)這(zhe)兩種情況下(xia)，吸(xi)附(fu)(fu)比使用實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖床更(geng)快。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖床與機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)、實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖床與磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)差(cha)異(yi)具有(you)統(tong)(tong)計(ji)顯(xian)著性(xing)(q e)觀察到(dao)相(xiang)同(tong)的(de)(de)相(xiang)關(guan)性(xing)，如(ru)下(xia)：1.359(實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖床).442和(he)(he)1.430(磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi))mmol·g -1。所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)結果表明，混合技術(shu)在(zai)(zai)(zai)動力學和(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)平衡中起(qi)著重要作用。比實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室振蕩器(qi)(qi)(qi)更(geng)好(hao)地(di)觀察到(dao)機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)結果。吸(xi)附(fu)(fu)速率(lv)和(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)容(rong)(rong)量的(de)(de)增加是攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)棒或攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)槳與活性(xing)炭(tan)物(wu)理(li)接觸(chu)的(de)(de)結果。因此，吸(xi)附(fu)(fu)材(cai)料的(de)(de)尺(chi)寸減小，吸(xi)附(fu)(fu)位(wei)點(dian)更(geng)容(rong)(rong)易接近吸(xi)附(fu)(fu)分子吸(xi)附(fu)(fu)動力學和(he)(he)活性(xing)炭(tan)粒徑的(de)(de)增加。

　　攪拌速度的影響

　　研(yan)(yan)究了混合速度對水溶液對4-氯(lv)酚吸附(fu)的影響。吸附(fu)劑(ji)量(liang)，初始4-CP濃度和(he)溫度保持恒定。1000年使用(yong)機械攪(jiao)拌器和(he)磁性攪(jiao)拌器rpm至(zhi)500rpm研(yan)(yan)究速度。4.攪(jiao)拌速率-CP吸附(fu)影響見圖2和(he)表1。

　　可(ke)以看出，吸附(fu)速(su)(su)率(lv)(lv)受攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)很大 - 隨(sui)著(zhu)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，吸附(fu)率(lv)(lv)顯著(zhu)提高。攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)率(lv)(lv)從(cong)1000開始rpm增(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)500rpm，k 2值分別從(cong)0.577增(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)1.264g mmol -1 h -1(機(ji)(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji)(ji))和0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)器)。在(zai)(zai)相同的(de)(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)下，機(ji)(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)器和磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)器之(zhi)間的(de)(de)(de)差異沒有(you)統計意義(p > 0.05)。4-CP由于湍(tuan)流液(ye)體(ti)擴(kuo)散到(dao)活(huo)性(xing)炭顆粒(li)周圍(wei)的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)邊界層(ceng)擴(kuo)散到(dao)活(huo)性(xing)炭顆粒(li)周圍(wei)的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)邊界層(ceng)的(de)(de)(de)速(su)(su)率(lv)(lv)變高。隨(sui)著(zhu)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，吸附(fu)劑顆粒(li)的(de)(de)(de)破碎程度(du)可(ke)能會進(jin)一步(bu)增(zeng)(zeng)強。在(zai)(zai)這(zhe)些研(yan)究中(zhong)，試(shi)驗前和試(shi)驗后的(de)(de)(de)吸附(fu)劑顆粒(li)大小(xiao)(xiao)尚(shang)未(wei)確定(ding)，但在(zai)(zai)4歲-CP有(you)證(zheng)據可(ke)以檢(jian)查吸附(fu)動力學(xue)活(huo)性(xing)炭小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。還描(miao)述了活(huo)性(xing)白(bai)土(tu)在(zai)(zai)堿性(xing)染(ran)料吸附(fu)上的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)[ 6 ]以及(ji)乙(yi)酸，吡蟲啉和4-氯苯酚在(zai)(zai)活(huo)性(xing)炭上。

　　表1中的(de)(de)數據 也說(shuo)明(ming)攪(jiao)拌(ban)(ban)速率不僅影(ying)響吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)動(dong)力學，還影(ying)響4-CP去除水(shui)中的(de)(de)效率。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)容(rong)量(liang)從1.385增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機(ji)械攪(jiao)拌(ban)(ban)機(ji))和(he)從1.391增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)拌(ban)(ban)器)從100增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)500rpm。觀察到(dao)(dao)從20.06 4-CP吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)容(rong)量(liang)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)拌(ban)(ban)速度(du)從300到(dao)(dao)600轉(zhuan)。然而，一些作(zuo)(zuo)者報(bao)告說(shuo)，只有(you)(you)一定的(de)(de)限(xian)度(du)才(cai)能提高(gao)攪(jiao)拌(ban)(ban)速度(du)，超過這種吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)容(rong)量(liang)沒有(you)(you)顯著增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。在某些情況下(xia)，觀察到(dao)(dao)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)容(rong)量(liang)在更高(gao)混(hun)合速率較高(gao)。正如作(zuo)(zuo)者所提出的(de)(de)，這是因為(wei)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)分(fen)子(zi)和(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑顆粒(li)的(de)(de)動(dong)能在非(fei)常高(gao)的(de)(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)速度(du)下(xia)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)足以相互碰撞(zhuang)，導致分(fen)離松散(san)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)分(fen)子(zi)。

　　本文闡述了(le)(le)不同攪(jiao)拌技術對顆粒(li)活性(xing)炭吸附(fu)(fu)4-氯酚(fen)(fen)的(de)影響(xiang)。研究了(le)(le)燒瓶類型的(de)影響(xiang)，包括實(shi)驗室(shi)搖床、機(ji)(ji)械攪(jiao)拌機(ji)(ji)、磁性(xing)攪(jiao)拌機(ji)(ji)和混(hun)合氣泡（空氣或氮氣）的(de)攪(jiao)拌機(ji)(ji)類型。它還(huan)測試了(le)(le)混(hun)合速(su)度對活性(xing)炭上4-氯酚(fen)(fen)吸附(fu)(fu)的(de)影響(xiang)。