活性炭從液體中吸附汞

　　汞(gong)是環境中(zhong)*有(you)毒的(de)(de)(de)(de)金屬之(zhi)一。活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附技術(shu)已經存(cun)在于(yu)汞(gong)減(jian)排技術(shu)中(zhong)。活(huo)性(xing)炭(tan)是一種通用(yong)(yong)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附劑(ji)，被(bei)認為是去除水中(zhong)汞(gong)的(de)(de)(de)(de)非常有(you)效的(de)(de)(de)(de)替代方法。除其(qi)他因素外，固體表(biao)面吸(xi)(xi)(xi)(xi)附污染物的(de)(de)(de)(de)有(you)效性(xing)還(huan)取(qu)決于(yu)溶劑(ji)中(zhong)污染物的(de)(de)(de)(de)化學(xue)電(dian)荷和吸(xi)(xi)(xi)(xi)附系統(tong)pH吸(xi)(xi)(xi)(xi)附劑(ji)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)凈電(dian)荷。木質(zhi)活(huo)性(xing)炭(tan)一般用(yong)(yong)作這項工(gong)作的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附劑(ji)。硫(liu)酸浸漬和二(er)硫(liu)化碳兩次硫(liu)化，以提高(gao)汞(gong)捕(bu)獲(huo)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附能(neng)(neng)力。不同的(de)(de)(de)(de)溫度和溶液pH分批吸(xi)(xi)(xi)(xi)附試驗值下。討論了表(biao)面化學(xue)和操作條件對吸(xi)(xi)(xi)(xi)附能(neng)(neng)力的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。

　　但(dan)汞(gong)(gong)是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)種重要而有用的(de)工業(ye)(ye)(ye)材料(liao)(liao)。汞(gong)(gong)和(he)汞(gong)(gong)化(hua)合(he)物(wu)長期以來一(yi)(yi)(yi)直被(bei)用作(zuo)(zuo)油墨(辰(chen)砂，紅硫化(hua)物(wu))中(zhong)(zhong)的(de)顏料(liao)(liao)，作(zuo)(zuo)為早期冶金(jin)(鍍金(jin)銅(tong))和(he)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(溫(wen)度計(ji)，氣壓計(ji))和(he)許(xu)多(duo)行(xing)業(ye)(ye)(ye)(從(cong)(cong)其(qi)礦石中(zhong)(zhong)回(hui)收黃金(jin))通過電解(jie)鹽水等(deng)制造氯和(he)氫氧化(hua)鈉(na))，或存在(zai)于它們的(de)廢水中(zhong)(zhong)。汞(gong)(gong)一(yi)(yi)(yi)旦進入(ru)食(shi)物(wu)鏈，這種元素就(jiu)會在(zai)人類和(he)動(dong)物(wu)中(zhong)(zhong)積(ji)累，對(dui)健(jian)康產生許(xu)多(duo)不利影(ying)響。為了(le)防止汞(gong)(gong)毒性(xing)(xing)引(yin)起的(de)問題，提出了(le)離子交換、吸附、硫化(hua)物(wu)沉(chen)淀(dian)、電沉(chen)積(ji)、溶劑提取和(he)膜工藝等(deng)幾種技(ji)術(shu)。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭吸附被(bei)認為是(shi)(shi)從(cong)(cong)水中(zhong)(zhong)去除痕(hen)量金(jin)屬的(de)可(ke)(ke)用技(ji)術(shu)替代(dai)(dai)品的(de)經濟(ji)可(ke)(ke)行(xing)性(xing)(xing)。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭是(shi)(shi)一(yi)(yi)(yi)種可(ke)(ke)從(cong)(cong)包括工業(ye)(ye)(ye)活(huo)(huo)動(dong)廢物(wu)在(zai)內的(de)各種原(yuan)。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭發現了(le)從(cong)(cong)水中(zhong)(zhong)去除汞(gong)(gong)的(de)非(fei)常有效的(de)替代(dai)(dai)品。

　　由于(yu)溶(rong)質(zhi)和溶(rong)劑(ji)都是(shi)固體表面(mian)的(de)(de)(de)競爭，因此(ci)在液相(xiang)中吸(xi)(xi)附是(shi)一種(zhong)復雜的(de)(de)(de)現象。簡而言(yan)之(zhi)，溶(rong)質(zhi)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附取(qu)決于(yu)活性(xing)炭吸(xi)(xi)附劑(ji)的(de)(de)(de)分子大小(xiao)和化(hua)學性(xing)質(zhi)，以(yi)(yi)及其表面(mian)化(hua)學性(xing)質(zhi)。根據溶(rong)液的(de)(de)(de)組(zu)成和pH值，其可(ke)以(yi)(yi)是(shi)正的(de)(de)(de)，負的(de)(de)(de)或(huo)中性(xing)的(de)(de)(de)。由于(yu)優(you)先吸(xi)(xi)附物(wu)(wu)種(zhong)的(de)(de)(de)類型和吸(xi)(xi)附程度可(ke)能取(qu)決于(yu)表面(mian)的(de)(de)(de)離(li)子狀態，這取(qu)決于(yu)溶(rong)液pH值。若流出物(wu)(wu)pH值不能改變（例(li)如，當必須(xu)檢測(ce)到大量液體或(huo)環境問題時），適當的(de)(de)(de)活性(xing)炭表面(mian)改性(xing)可(ke)以(yi)(yi)提高污染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附能力。在其他情況下，溶(rong)液可(ke)以(yi)(yi)改變pH改善吸(xi)(xi)附。

　　在(zai)過去的(de)(de)(de)幾年里，為了(le)提(ti)高活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)從水介(jie)質中去除汞的(de)(de)(de)吸(xi)附能力(li)，表面改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)開(kai)發受(shou)到了(le)廣泛的(de)(de)(de)關注。據報道，硫作為一種有利于汞吸(xi)附的(de)(de)(de)元素，因(yin)此硫的(de)(de)(de)表面處(chu)理(li)應該能夠改善汞的(de)(de)(de)吸(xi)附。

　　今天，金(jin)峰介紹了三種(zhong)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)作為液相中汞(gong)吸附劑的比較研究(jiu)。**種(zhong)吸附劑是(shi)(shi)通(tong)過水蒸氣物(wu)理(li)活(huo)(huo)化炭(tan)(tan)化，第二種(zhong)是(shi)(shi)硫酸和(he)(he)二硫化碳(tan)，以便將(jiang)硫作為雜(za)原子引入(ru)吸附劑表面，第三種(zhong)是(shi)(shi)普通(tong)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。所有活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)分批吸附和(he)(he)測量汞(gong)，并使用吸附等(deng)溫線(xian)來比較其性(xing)能。

　　如圖所示，為了(le)獲(huo)得與(yu)零電荷相對(dui)應(ying)的(de)吸附劑點(dian)pH質(zhi)量滴定的(de)結果在值下(xia)。本(ben)表(biao)(biao)總結了(le)所研究吸附劑的(de)酸(suan)堿表(biao)(biao)面基團和pH PZC的(de)結果。

　　酸堿表(biao)面(mian)基團的分析表(biao)明 與改性固(gu)體的結構性質相比，使用H 2 SO 4.與活性炭吸附劑相比，硫化(hua)(hua)處(chu)理(li)增加了兩(liang)個位(wei)點的數量和表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)。（酸基：堿基）比表(biao)示硫化(hua)(hua)處(chu)理(li)引起的表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)。

　　與(yu)活(huo)性炭吸(xi)附劑(ji)相(xiang)比(bi)(bi)，在AC-CS 2吸(xi)附劑(ji)觀察到表面基(ji)(ji)團的(de)數(shu)量(liang)和類型更重要(yao)的(de)變(bian)化(hua)(hua)(hua)，這(zhe)不(bu)僅(jin)是因為硫(liu)化(hua)(hua)(hua)吸(xi)附劑(ji)的(de)結構(gou)變(bian)化(hua)(hua)(hua)，而且與(yu)表面化(hua)(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)(hua)有關，基(ji)(ji)本上通過酸堿(jian)基(ji)(ji)團的(de)數(shu)量(liang)和（酸基(ji)(ji)團：堿(jian)基(ji)(ji)團）的(de)比(bi)(bi)例，基(ji)(ji)本上不(bu)同于未處理的(de)吸(xi)附劑(ji)。對應(ying)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)活(huo)性炭pH PZ0值(zhi)和未處理固(gu)體pH PZ0 三種(zhong)固(gu)體和溶(rong)液的(de)預測值(zhi)明顯不(bu)同。pH不(bu)同的(de)行為。

　　在固定(ding)pH在溫(wen)度(du)下對(dui)活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附數據的(de)分析表明，*高(gao)吸(xi)附能(neng)力對(dui)應(ying)于AC-H 2 SO 4 吸(xi)附劑(ji)(k Freundlich參數的(de)*高(gao)值)主要(yao)是(shi)由于硫(liu)酸引(yin)起的(de)固體結構性(xing)質的(de)變化(hua)(hua)。與活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附劑(ji)相比(bi)，硫(liu)化(hua)(hua)處理(li)產(chan)生了輕微的(de)表面(mian)化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)。

　　使用二硫(liu)化碳(tan)作(zuo)為硫(liu)化劑(ji)(與AC和(he)AC-H 2 SO 4 與吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)對(dui)應(ying)的(de)相比，不(bu)同的(de)1 / n Freundlich參數)產生(sheng)了更重要的(de)表面(mian)化學變化。改性固體的(de)汞吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力高(gao)于未經(jing)處理的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)。這些(xie)結果(guo)與相應(ying)的(de)表面(mian)酸和(he)堿基團相一致。

　　活(huo)性炭(tan)汞溶(rong)液(ye)吸附(fu)研究(jiu)結(jie)果

　　活性(xing)(xing)炭是從水溶液中吸(xi)(xi)附(fu)汞(gong)的(de)(de)優良吸(xi)(xi)附(fu)劑，通(tong)過(guo)表(biao)面(mian)化(hua)學改性(xing)(xing)可(ke)以提高(gao)其(qi)吸(xi)(xi)附(fu)效率。吸(xi)(xi)附(fu)劑容量的(de)(de)提高(gao)不僅取決于(yu)表(biao)面(mian)改性(xing)(xing)，還(huan)取決于(yu)溶液中溶質的(de)(de)電荷(he)。這兩個因素取決于(yu)溶液pH值。活性(xing)(xing)炭表(biao)面(mian)硫化(hua)處理(li)在零(ling)充電點、固體(ti)紋(wen)理(li)性(xing)(xing)質（基本(ben)比表(biao)面(mian)和孔徑分布）以及酸堿表(biao)面(mian)基團的(de)(de)數量生重要(yao)變(bian)化(hua)。

　　從以(yi)上因素的(de)(de)分析可以(yi)解釋(shi)活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能力和(he)溶液(ye)pH依賴(lai)關(guan)系。溫度對所(suo)研究固體(ti)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)能沒有顯(xian)著影響。觀察到(dao)隨溫度的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)容量的(de)(de)輕微增加。這種(zhong)行為是由(you)于(yu)當溶質分子將溶劑分子取代到(dao)固體(ti)表(biao)面時的(de)(de)能量變(bian)化(hua)(hua)。　*后(hou)得(de)出結論，硫酸表(biao)面處理對活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)多孔結構(gou)和(he)表(biao)面化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質有重要變(bian)化(hua)(hua)，達到(dao)*高吸(xi)附(fu)(fu)水平(ping)。二硫化(hua)(hua)碳的(de)(de)硫化(hua)(hua)處理也在固體(ti)、編(bian)織(zhi)性(xing)(xing)和(he)表(biao)面化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質等方面發生了重要變(bian)化(hua)(hua)。在這種(zhong)情況下，由(you)汞(gong)吸(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)有利表(biao)面化(hua)(hua)學(xue)物質平(ping)衡(heng)減少了表(biao)面積(ji)和(he)孔體(ti)積(ji)，使活(huo)性(xing)(xing)炭優于(yu)未(wei)經處理的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭。