活性炭吸(xi)附廢水(shui)中的新污染(ran)物

　　我們研(yan)究了許多(duo)由生物(wu)質制成的(de)(de)活性炭作為水中新興(xing)污(wu)染物(wu)的(de)(de)吸附(fu)劑的(de)(de)應用。本(ben)研(yan)究首先確定了水流中常見(jian)的(de)(de)不同類型的(de)(de)新興(xing)污(wu)染物(wu)，描述(shu)了合(he)成活性炭的(de)(de)生物(wu)質來(lai)源，并描述(shu)了吸附(fu)劑的(de)(de)特(te)性。

　　新出現的污染物

　　由(you)于(yu)我們社(she)會(hui)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)消費習慣和(he)新(xin)技(ji)術的(de)(de)(de)(de)(de)發展，新(xin)興污(wu)(wu)染物(wu)(wu)是在低濃(nong)度(du)廢(fei)水(shui)中(zhong)發現的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)。這些(xie)化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)排放(fang)限(xian)制合(he)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)危害性，這些(xie)化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)排放(fang)限(xian)制不完(wan)善(shan)，導(dao)致環境污(wu)(wu)染。化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)被視為新(xin)興污(wu)(wu)染物(wu)(wu)，包括許多不同的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)質，如(ru)個人護理產品(PPCPs)，食品添加劑(ji)、增(zeng)塑劑(ji)和(he)殺(sha)蟲劑(ji)。一些(xie)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)低濃(nong)度(du)通常是ng·L -1至μg·L -在1的(de)(de)(de)(de)(de)范圍內(nei)，由(you)于(yu)一般水(shui)處理廠沒有設計用于(yu)處理如(ru)此低濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)染物(wu)(wu)，因此很難在常規水(shui)處理廠進行(xing)檢測和(he)清除。這種新(xin)型污(wu)(wu)染物(wu)(wu)只有通過開發和(he)更(geng)多可用的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)、更(geng)準(zhun)確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)分析技(ji)術，如(ru)液相(xiang)色譜和(he)質譜，才能檢測出來。對(dui)于(yu)未(wei)來廢(fei)水(shui)中(zhong)這些(xie)化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)允許濃(nong)度(du)和(he)嚴格的(de)(de)(de)(de)(de)排放(fang)指標，有必要對(dui)新(xin)興污(wu)(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除進行(xing)研究。

　　生物質原料制成(cheng)活性炭

　　碳水化(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、脂質(zhi)和(he)(he)蛋(dan)白質(zhi)等生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)可以(yi)轉(zhuan)化(hua)(hua)為不同產品(pin)(pin)的(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)燃料和(he)(he)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)煉制(zhi)概念。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)涵(han)蓋所有(you)(you)形(xing)式的(de)(de)有(you)(you)機物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，包括生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)形(xing)式的(de)(de)植物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)動(dong)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。可分為兩種(zhong)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)或特殊(shu)能(neng)源作物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)包括農業(ye)和(he)(he)森(sen)林(lin)殘留物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、城市固體(ti)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、食品(pin)(pin)加工廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)動(dong)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)糞便。作為一種(zhong)重要的(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)能(neng)源，從(cong)這些廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)中獲得的(de)(de)價(jia)值(zhi)不容忽視。如果(guo)有(you)(you)效利用(yong)，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)可用(yong)作合成高(gao)價(jia)值(zhi)固體(ti)產品(pin)(pin)和(he)(he)/或化(hua)(hua)學品(pin)(pin)的(de)(de)原料，減少(shao)不可再生(sheng)(sheng)化(hua)(hua)石燃料來源的(de)(de)能(neng)耗。此外，使用(yong)固體(ti)廢(fei)(fei)(fei)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)還可以(yi)節省垃圾填(tian)埋空間，提高(gao)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)資源的(de)(de)價(jia)值(zhi)。圖1中總結了不同類型的(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)原料，并(bing)在(zai)下(xia)面簡要描述。

　　不同(tong)類型的生物質原料。

　　生產(chan)活性(xing)炭(tan)的方法

　　一(yi)般來說，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭吸附劑(ji)可以由任何具有高(gao)比例碳(tan)的前體制(zhi)成(cheng)(cheng)。因此，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)材料(liao)是活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭吸附劑(ji)的理(li)想前體。在(zai)這項研究中，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)在(zai)熱處理(li)后得到生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)炭，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)炭在(zai)活(huo)(huo)(huo)化(hua)步驟后得到活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭。橄欖核等(deng)常見的生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)材料(liao)。圖2顯示了生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭的制(zhi)造方(fang)法。生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)炭通常在(zai)碳(tan)化(hua)時制(zhi)備，而活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭需要使(shi)用(yong)物(wu)(wu)(wu)(wu)理(li)和(he)化(hua)學活(huo)(huo)(huo)化(hua)產(chan)生(sheng)(sheng)更(geng)加發達(da)的孔隙。合成(cheng)(cheng)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭的孔隙率、表面(mian)化(hua)學和(he)產(chan)量高(gao)度依賴于合成(cheng)(cheng)中使(shi)用(yong)的初始生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)組成(cheng)(cheng)和(he)操(cao)作(zuo)條件。

　　生物質活性炭制造。

　　新(xin)興(xing)物污(wu)染物在生物質(zhi)制成(cheng)的活性炭上吸附

　　由(you)于水凈化中特(te)別關注新污染物(wu)的(de)去除，表1總結了活(huo)性(xing)炭作(zuo)為吸(xi)(xi)附劑（包(bao)括生物(wu)質(zhi)前(qian)體和活(huo)化劑）的(de)一(yi)些特(te)征參數(shu)，以(yi)(yi)及活(huo)性(xing)炭吸(xi)(xi)附研究(jiu)中使用的(de)溫(wen)度pH以(yi)(yi)及吸(xi)(xi)附能力，數(shu)據可以(yi)(yi)從以(yi)(yi)前(qian)研究(jiu)過的(de)項目中獲得。

　　由(you)(you)于(yu)這些(xie)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)多樣性(xing)(xing)、污染物(wu)分子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學性(xing)(xing)質和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)條件，很難建(jian)立(li)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)新(xin)興污染物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)般關(guan)系。然(ran)而(er)，通常認為吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)是通過(guo)有(you)時可以同時發生的(de)(de)(de)(de)(de)不同機制(zhi)進行的(de)(de)(de)(de)(de)，包(bao)括：（1）活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)石(shi)墨烯層π電(dian)(dian)子(zi)和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)芳環π電(dian)(dian)子(zi)之間的(de)(de)(de)(de)(de)分散和(he)(he)(he)相互作(zuo)用(yong)；（2）供體-受體的(de)(de)(de)(de)(de)相互作(zuo)用(yong)涉及(ji)氧表面基(ji)團（如基(ji)礎）和(he)(he)(he)受體有(you)機污染物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)芳香環；（3）吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)-吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)靜(jing)電(dian)(dian)相互作(zuo)用(yong)和(he)(he)(he)氫(qing)鍵。一(yi)般吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)機制(zhi)雖然(ran)難以建(jian)立(li)，但可以假設一(yi)些(xie)一(yi)般陳述：(a)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)機理復雜(za)，涉及(ji)靜(jing)電(dian)(dian)與(yu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)-吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)分散相互作(zuo)用(yong)；(b)該過(guo)程(cheng)由(you)(you)許多不同的(de)(de)(de)(de)(de)因素決定，包(bao)括吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)溶(rong)解度、吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)疏水性(xing)(xing)π-π相互作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)強度；(c)π-π相互作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)強度取決于(yu)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)芳環的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)特性(xing)(xing)和(he)(he)(he)官能，后(hou)者可通過(guo)不同類型的(de)(de)(de)(de)(de)處(chu)理進行改(gai)性(xing)(xing);(d)溶(rong)液的(de)(de)(de)(de)(de)pH由(you)(you)于(yu)影響活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)表面電(dian)(dian)荷和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)離和(he)(he)(he)形態，因此值(zhi)在吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)機理中起著至關(guan)重要的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)。。

　　以(yi)生(sheng)物(wu)(wu)質廢物(wu)(wu)為(wei)合成活性(xing)炭原料的優點，即：(i)廢物(wu)(wu)重新評估；(ii)*終碳的成本較低，因為(wei)前體(ti)可以(yi)以(yi)低成本或非成本廣(guang)泛獲(huo)得；(iii)碳來自可再(zai)生(sheng)資源(yuan)；(iv)碳燃燒(shao)不會增(zeng)加大(da)氣中(zhong)的生(sheng)物(wu)(wu)質來源(yuan)CO2積累。

　　水中的(de)(de)新(xin)(xin)興污染物(wu)(wu)很可能成為未來(lai)幾年(nian)的(de)(de)問題。因(yin)此(ci)，尋(xun)求新(xin)(xin)技術(shu)或開(kai)發現有技術(shu)對確保安全和持(chi)續供水至關重要。此(ci)外(wai)，由于資源(yuan)和能源(yuan)短(duan)缺(que)，這些過(guo)程(cheng)和技術(shu)必須具有經濟和環境可持(chi)續性(xing)。在此(ci)背(bei)景(jing)下，目(mu)前的(de)(de)綜(zong)述強調(diao)，生(sheng)物(wu)(wu)質(zhi)廢物(wu)(wu)作為活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)制(zhi)造的(de)(de)前體(ti)材料，對新(xin)(xin)興污染的(de)(de)吸附潛(qian)力(li)很大(da)。但主要研究的(de)(de)目(mu)的(de)(de)是更多地應用(yong)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)。