攪拌(ban)技(ji)術對活(huo)性炭吸(xi)附的影響(xiang)

　　活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭吸(xi)附(fu)過程是(shi)(shi)去(qu)除水中有(you)(you)機污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)*有(you)(you)效的(de)(de)(de)方法之(zhi)一。吸(xi)附(fu)設計相對靈活(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)(wu)質。由于(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭具有(you)(you)較(jiao)高的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積(ji)、孔(kong)體積(ji)和(he)孔(kong)徑分布，是(shi)(shi)目(mu)前吸(xi)附(fu)效率*高的(de)(de)(de)有(you)(you)機污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)附(fu)劑。活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭上有(you)(you)機化(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)附(fu)的(de)(de)(de)有(you)(you)效性(xing)(xing)(xing)(xing)取決(jue)于(yu)其(qi)孔(kong)隙結構和(he)表(biao)面(mian)化(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)質、物(wu)(wu)(wu)理化(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)質（分子量、溶解度(du)(du)、極性(xing)(xing)(xing)(xing)、官能組類(lei)型）、溶液化(hua)學(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)質（離子強度(du)(du)、pH值)和(he)溫度(du)(du)。這些因素對不(bu)同(tong)有(you)(you)機污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)動力學(xue)和(he)吸(xi)附(fu)平(ping)衡有(you)(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)影(ying)響。

　　吸(xi)附(fu)(fu)(fu)試(shi)驗通(tong)常在含(han)有(you)固定體積吸(xi)附(fu)(fu)(fu)溶(rong)液（初始濃度不(bu)同）和已(yi)知(zhi)質量(liang)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑的錐形瓶中進行。然(ran)后搖動樣(yang)(yang)品，直(zhi)到達到平衡。然(ran)而(er)，作者很少提供樣(yang)(yang)品混(hun)(hun)合(he)的條件。混(hun)(hun)合(he)對(dui)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)的影(ying)響(xiang)通(tong)常被(bei)忽視(shi)。只有(you)少數研究(jiu)過吸(xi)附(fu)(fu)(fu)和混(hun)(hun)合(he)速度的影(ying)響(xiang)。然(ran)而(er)，據我(wo)們(men)所知(zhi)，不(bu)同混(hun)(hun)合(he)技術對(dui)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)的影(ying)響(xiang)尚未被(bei)研究(jiu)。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)有機污染(ran)物(wu)吸(xi)附動力(li)學和(he)吸(xi)附能(neng)力(li)的(de)(de)不同(tong)攪(jiao)拌(ban)(ban)技術及其(qi)影響(xiang)。通過氣泡將樣(yang)品與實驗室(shi)搖動器、機械(xie)(槳(jiang)式)攪(jiao)拌(ban)(ban)器和(he)磁性攪(jiao)拌(ban)(ban)器混合。還檢(jian)查了攪(jiao)拌(ban)(ban)速度的(de)(de)影響(xiang)。4-氯酚(4-氯酚)-CP)作為目標(biao)污染(ran)物(wu)，它對水(shui)生(sheng)生(sheng)物(wu)、植物(wu)和(he)人類有毒(du)，在(zai)飲用水(shui)中很常見。另外，對活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)上(shang)4-氯苯(ben)酚的(de)(de)吸(xi)附也(ye)有很好的(de)(de)描述。介(jie)紹了4-氯酚吸(xi)附在(zai)各種改性和(he)未改性活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)上(shang)，以及4-氯酚吸(xi)附在(zai)影響(xiang)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)上(shang)-CP其(qi)他吸(xi)附因素的(de)(de)影響(xiang)，包(bao)括(kuo)離(li)子(zi)強(qiang)度和(he)pH 。

　　所需的實驗(yan)材(cai)料和儀器

　　4-氯酚、活(huo)性(xing)炭、鹽酸、氫氟酸和(he)HPLC級乙(yi)腈。顆粒活(huo)性(xing)炭作為吸(xi)(xi)附劑，使(shi)用前使(shi)用活(huo)性(xing)炭HCl和(he)HF預處理(li)濃(nong)酸除灰，用去(qu)離(li)子水(shui)沖(chong)洗幾次。然后130吸(xi)(xi)附劑℃烘箱干燥至恒(heng)重，并在烘箱中進一步研(yan)究(jiu)。活(huo)性(xing)炭表面積(S BET)根據氮低溫吸(xi)(xi)附-解吸(xi)(xi)等溫線確定。在吸(xi)(xi)附研(yan)究(jiu)中，通(tong)過空氣(qi)、氮氣(qi)、實(shi)驗室搖床(chuang)、機(ji)械攪拌(ban)器和(he)磁(ci)攪拌(ban)器分別測試活(huo)性(xing)炭樣品。

　　吸附實驗

　　吸(xi)附實驗(yan)包(bao)含(han)0.05μL4-CP溶液和0.025g在活性(xing)炭錐形瓶(或圓底(di)燒(shao)瓶)中進行動力學研究。℃下(xia)進行初(chu)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的濃度通過(guo)使(shi)用UV測量(liang)高效液相色(se)譜。2.使(shi)用色(se)譜分析(xi).0×150mm，3μm柱進(jin)行(xing)(xing)。色(se)譜條(tiao)件如下：流動相 - 乙(yi)腈(jing)/水乙(yi)酸(suan)(50/50，v / v)調(diao)節至pH 3.0; 流速0.25mL min -1 ; 和(he)(he)分析(xi)波長281nm。所有(you)實驗(yan)(yan)在相同條(tiao)件下一式三份進(jin)行(xing)(xing)，平均(jun)值用于進(jin)一步計算。使(shi)用t檢(jian)(jian)驗(yan)(yan)和(he)(he)/或ANOVA和(he)(he)Tukey檢(jian)(jian)驗(yan)(yan)分析(xi)獲得(de)的數(shu)據。用*低顯著性差(cha)異檢(jian)(jian)查任何(he)一對治療(liao)方法之間的差(cha)異，顯著性水平為(wei)0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混(hun)合技術4-CP實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)動(dong)器(qi)(qi)(qi)、機(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)(ci)力(li)(li)(li)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)用(yong)于吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑和(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)錐形瓶。結果(guo)如圖1所(suo)示(shi) 。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)床(chuang)、機(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)機(ji)(ji)(ji)和(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)偽二次速率常數分別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)統計學上，機(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)之間的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速度(du)差(cha)異并不明(ming)顯(xian)(xian)(p = 0.34)。在(zai)這(zhe)(zhe)兩種(zhong)情況下，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)比使用(yong)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)床(chuang)更快。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)床(chuang)與(yu)機(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)、實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)床(chuang)與(yu)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)差(cha)異具有(you)統計顯(xian)(xian)著性(q e)觀(guan)察(cha)到(dao)相同的(de)(de)(de)(de)(de)相關性，如下：1.359(實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)床(chuang)).442和(he)(he)1.430(磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi))mmol·g -1。所(suo)有(you)這(zhe)(zhe)些(xie)結果(guo)表(biao)明(ming)，混(hun)合技術在(zai)動(dong)力(li)(li)(li)學和(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)平(ping)衡中起著重要作用(yong)。比實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室振蕩器(qi)(qi)(qi)更好地觀(guan)察(cha)到(dao)機(ji)(ji)(ji)械(xie)(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)結果(guo)。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速率和(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容量的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)是(shi)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)棒或攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)槳(jiang)與(yu)活性炭物理(li)接觸(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)結果(guo)。因(yin)此(ci)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)減小，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)位點更容易接近吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)分子吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)動(dong)力(li)(li)(li)學和(he)(he)活性炭粒徑的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研(yan)(yan)究(jiu)了(le)混合(he)速(su)度(du)(du)對水溶(rong)液對4-氯酚吸(xi)附(fu)的影響。吸(xi)附(fu)劑量(liang)，初始4-CP濃(nong)度(du)(du)和溫(wen)度(du)(du)保持恒定。1000年(nian)使用機械攪(jiao)拌器(qi)(qi)和磁性攪(jiao)拌器(qi)(qi)rpm至500rpm研(yan)(yan)究(jiu)速(su)度(du)(du)。4.攪(jiao)拌速(su)率-CP吸(xi)附(fu)影響見圖2和表1。

　　可以看出，吸(xi)附(fu)速(su)率受攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)度的影響(xiang)很(hen)大(da) - 隨著(zhu)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)度的增加，吸(xi)附(fu)率顯(xian)著(zhu)提高。攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)率從1000開始rpm增加到(dao)(dao)(dao)500rpm，k 2值分別從0.577增加到(dao)(dao)(dao)1.264g mmol -1 h -1(機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機)和(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器)。在(zai)相同的攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)度下，機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器和(he)磁攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器之間的差異沒(mei)有統計意(yi)義(p > 0.05)。4-CP由于湍流(liu)液(ye)體擴散到(dao)(dao)(dao)活(huo)(huo)性炭(tan)顆(ke)(ke)粒(li)周圍的液(ye)體邊界層擴散到(dao)(dao)(dao)活(huo)(huo)性炭(tan)顆(ke)(ke)粒(li)周圍的液(ye)體邊界層的速(su)率變(bian)高。隨著(zhu)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)度的增加，吸(xi)附(fu)劑(ji)顆(ke)(ke)粒(li)的破碎程度可能會進一步(bu)增強。在(zai)這(zhe)些研究(jiu)中，試驗前和(he)試驗后的吸(xi)附(fu)劑(ji)顆(ke)(ke)粒(li)大(da)小(xiao)尚未確定(ding)，但(dan)在(zai)4歲-CP有證據可以檢查(cha)吸(xi)附(fu)動力學活(huo)(huo)性炭(tan)小(xiao)的影響(xiang)。還(huan)描述了(le)活(huo)(huo)性白土在(zai)堿(jian)性染料吸(xi)附(fu)上(shang)的增加[ 6 ]以及(ji)乙(yi)酸，吡(bi)蟲啉和(he)4-氯苯酚在(zai)活(huo)(huo)性炭(tan)上(shang)。

　　表1中的(de)數(shu)據 也說明攪(jiao)拌速率不僅(jin)影(ying)響吸(xi)附(fu)(fu)(fu)動力(li)學，還影(ying)響4-CP去除水中的(de)效(xiao)率。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)從(cong)1.385增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)1.520 mmol·g -1(機(ji)械攪(jiao)拌機(ji))和從(cong)1.391增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)1.510 mmol·g -1(磁(ci)攪(jiao)拌器)從(cong)100增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)500rpm。觀(guan)察(cha)(cha)到(dao)從(cong)20.06 4-CP吸(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)拌速度(du)(du)(du)從(cong)300到(dao)600轉。然而，一些作(zuo)者報告(gao)說，只有一定的(de)限度(du)(du)(du)才(cai)能提高攪(jiao)拌速度(du)(du)(du)，超(chao)過這種吸(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)沒(mei)有顯著增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)。在(zai)某些情況(kuang)下，觀(guan)察(cha)(cha)到(dao)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)在(zai)更高混(hun)合速率較高。正如作(zuo)者所提出的(de)，這是因為吸(xi)附(fu)(fu)(fu)分子(zi)和吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑顆粒的(de)動能在(zai)非常高的(de)攪(jiao)拌速度(du)(du)(du)下增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)足以相互碰撞，導致分離松(song)散(san)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)分子(zi)。

　　本文闡述(shu)了(le)不同攪拌(ban)(ban)技(ji)術對(dui)顆粒活性(xing)炭吸附4-氯(lv)酚的(de)影(ying)響(xiang)。研究了(le)燒瓶類型(xing)的(de)影(ying)響(xiang)，包括實驗室搖床(chuang)、機械攪拌(ban)(ban)機、磁性(xing)攪拌(ban)(ban)機和混(hun)合氣泡（空氣或氮氣）的(de)攪拌(ban)(ban)機類型(xing)。它還測(ce)試了(le)混(hun)合速度對(dui)活性(xing)炭上4-氯(lv)酚吸附的(de)影(ying)響(xiang)。