活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與傳統活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭相比(bi)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭納米材料具有較高的(de)(de)(de)表(biao)面體積比(bi)，吸引了環境污染物和有害金(jin)屬的(de)(de)(de)注意。但由于酸(suan)性(xing)(xing)(xing)表(biao)面官能團(tuan)，碳納米管和石墨(mo)烯對從水(shui)中去(qu)除氧代陰離子無效。在這(zhe)里，我們展(zhan)示了去(qu)離子水(shui)溶液中對砷酸(suan)鹽和硒酸(suan)鹽的(de)(de)(de)良好吸附(fu)。納米活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)關鍵特點(dian)是去(qu)除金(jin)屬氧化物納米顆粒的(de)(de)(de)微孔和堿性(xing)(xing)(xing)表(biao)面基團(tuan)的(de)(de)(de)存在。與商業活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭相比(bi)，納米活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭在運河和井水(shui)中具有優異的(de)(de)(de)砷酸(suan)鹽去(qu)除和微堿性(xing)(xing)(xing)pH。

　　隨著(zhu)活(huo)性(xing)炭(tan)納(na)米(mi)(mi)技術的(de)發展，人(ren)們一(yi)直在開發利用(yong)這(zhe)些納(na)米(mi)(mi)活(huo)性(xing)炭(tan)材(cai)料進行(xing)水處理的(de)高表面體積比。*近(jin)證明(ming)了活(huo)性(xing)炭(tan)和石墨(mo)烯(xi)基吸附劑用(yong)于去(qu)除汞、砷、鉻和硒(xi)等金屬的(de)吸附作用(yong)。與(yu)碳納(na)米(mi)(mi)管和石墨(mo)烯(xi)不(bu)同，活(huo)性(xing)炭(tan)納(na)米(mi)(mi)結(jie)構具有良好的(de)生物相容性(xing)。因此(ci)，納(na)米(mi)(mi)活(huo)性(xing)炭(tan)可能是環境修復應用(yong)的(de)有希(xi)望(wang)材(cai)料，如從(cong)水中去(qu)除有害金屬。

　　球形納米(mi)活(huo)性炭(tan)材(cai)料

　　在前溶液中(zhong)(zhong)加(jia)入金(jin)屬鹽，加(jia)熱分解，形成金(jin)屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)納(na)米(mi)顆(ke)(ke)粒(li)，作為碳水化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)源碳化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)成核點。合(he)成蝕刻去除金(jin)屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)納(na)米(mi)顆(ke)(ke)粒(li)，留下高多(duo)孔活性炭(tan)(圖1A)。活性炭(tan)中(zhong)(zhong)金(jin)屬氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)納(na)米(mi)顆(ke)(ke)粒(li)的(de)(de)尺寸可以通過調整前體的(de)(de)比(bi)例來控(kong)制，從而控(kong)制孔徑。因此(ci)，該合(he)成方法可用于吸附金(jin)，活性炭(tan)材料的(de)(de)起源和物(wu)理化(hua)(hua)(hua)學性質（如(ru)表面積、微孔）差異很大，隔(ge)離沉積物(wu)PBDEs對效果了解較少(shao)。

　　根據不同的(de)原料(liao)(liao)、燃燒(shao)方法和(he)(he)廣(guang)泛的(de)可用性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)應用，選擇(ze)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)、木炭(tan)(tan)和(he)(he)生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)三種不同的(de)材料(liao)(liao)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。木炭(tan)(tan)來源(yuan)于(yu)4000木質素材料(liao)(liao)°C下的(de)燃燒(shao)。原料(liao)(liao)為4000生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)樣(yang)品℃由不完全燃燒(shao)引起的(de)。將所有活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)材料(liao)(liao)研磨成100目(0.149mm使用前在室(shi)溫(wen)下儲存孔徑)。以(yi)上分(fen)析了(le)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)材料(liao)(liao)OC含量(liang)。使用表面(mian)積分(fen)析儀BET氮等(deng)溫(wen)線測定(ding)比表面(mian)積(SSA)和(he)(he)微(wei)孔率。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)、生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)、木炭(tan)(tan)。

　　為了比較活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)材(cai)料降(jiang)低沉(chen)(chen)(chen)積(ji)物(wu)中(zhong)不含多溴(xiu)二(er)苯(ben)醚的C的有(you)效性(xing)(xing)，在用(yong)于纖(xian)(xian)維暴露之前，用(yong)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)，木(mu)炭(tan)(tan)或(huo)生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)對(dui)JL和(he)SD修(xiu)正(zheng)了沉(chen)(chen)(chen)積(ji)物(wu)。在沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)物(wu)中(zhong)加(jia)入1000μg/ kg每種多溴(xiu)二(er)苯(ben)醚同(tong)源物(wu)，如上述平衡7天(tian)，然后在0(未修(xiu)正(zheng)對(dui)照(zhao))，0.5，1.0，1.5，3.0和(he)6.與活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)或(huo)生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)混(hun)合。基(ji)于沉(chen)(chen)(chen)積(ji)物(wu)干重的%。120年活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)修(xiu)正(zheng)沉(chen)(chen)(chen)積(ji)物(wu)rpm產(chan)生(sheng)下混(hun)合7天(tian)PBDE污染沉(chen)(chen)(chen)積(ji)物(wu)樣品。等(deng)份的修(xiu)正(zheng)沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)物(wu)(1).0g，干重)，一片1cm PDMS纖(xian)(xian)維和(he)1.5mL水置于20mL用(yong)玻璃瓶測量(liang)C 自由度(du)如上所述PBDEs。7天(tian)后，回收(shou)PDMS纖(xian)(xian)維，提取和(he)分析。

　　活性炭沉積在(zai)混合條件下PDMS纖維吸收動力學。

　　多溴(xiu)聯苯(ben)醚中活性炭類(lei)型的(de)差異

　　通過活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)吸附或隔離平(ping)(ping)衡PBDEs反映了它們PDMS纖(xian)維(C PDMS)檢(jian)測到(dao)的(de)(de)(de)水(shui)平(ping)(ping)變(bian)化。在JL在沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)中，隨著(zhu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)修正，C PDMS顯著(zhu)下(xia)降(jiang)(jiang)，并且活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)類型(xing)之間(jian)的(de)(de)(de)減少不同(圖2)。例如，當生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)用于0時(shi).5%修正JL沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)時(shi)，C PDMS30水(shui)平(ping)(ping)降(jiang)(jiang)低到(dao)未(wei)沉(chen)降(jiang)(jiang)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)中.0-67.8%。木炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(29.7-63.5%的(de)(de)(de)效(xiao)果與生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)相似(圖2)。相比(bi)之下(xia)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)修正沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)C PDMS下(xia)降(jiang)(jiang)幅度較大(圖2)。例如，在0中.5%活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)JL對(dui)于不同的(de)(de)(de)同源物(wu)(wu)，C PDMS降(jiang)(jiang)至未(wei)改進處理水(shui)平(ping)(ping)1.8-8.1%。平(ping)(ping)均而言(yan)，添(tian)加1.0%的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)導致所選活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)BDE同系物(wu)(wu)的(de)(de)(de)C PDMS將1降(jiang)(jiang)低到(dao)對(dui)照水(shui)平(ping)(ping).7-5.9%表明活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)在沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)中螯(ao)合PBDEs能力遠高于其他黑碳材料。

　　沉積在(zai)水中PDMS纖維上的BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)不同類型活(huo)性炭的濃度隔離效果。

　　本研(yan)究開發(fa)了一種測量沉積物(wu)中不(bu)含(han)多溴(xiu)二苯(ben)(ben)(ben)醚(mi)(mi)(mi)的(de)方(fang)法C，該(gai)方(fang)法進一步用(yong)于比(bi)較不(bu)同的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)材料C free密封多溴(xiu)聯苯(ben)(ben)(ben)醚(mi)(mi)(mi)的(de)效率(lv)。研(yan)究結果表明，雖然不(bu)含(han)多溴(xiu)二苯(ben)(ben)(ben)醚(mi)(mi)(mi)的(de)C通過活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)修正減(jian)(jian)少，但(dan)不(bu)同類(lei)型的(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)之(zhi)間存(cun)在(zai)很大差異，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)比(bi)生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)或(huo)(huo)(huo)木(mu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)更有效。此(ci)外，由于微(wei)孔分布不(bu)同，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)優先隔離低(di)溴(xiu)化(hua)(hua)(hua)溴(xiu)化(hua)(hua)(hua)BDE，生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)或(huo)(huo)(huo)木(mu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)表現出(chu)高溴(xiu)化(hua)(hua)(hua)溴(xiu)化(hua)(hua)(hua)二苯(ben)(ben)(ben)醚(mi)(mi)(mi)的(de)選擇性(xing)(xing)吸附。減(jian)(jian)少C.同一活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)修正案的(de)沉積物(wu)之(zhi)間的(de)免費差異很大，而且(qie)更高OC含(han)量似乎抑制了炭(tan)(tan)(tan)(tan)黑的(de)作用(yong)。另(ling)一方(fang)面，由于天(tian)然有機物(wu)或(huo)(huo)(huo)膠(jiao)體(ti)可能競爭吸附位點或(huo)(huo)(huo)阻塞微(wei)孔，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)隔離能力可能會因老(lao)化(hua)(hua)(hua)效應而發(fa)生變化(hua)(hua)(hua)。因此(ci)，在(zai)應用(yong)于污染沉積物(wu)原位修復(fu)之(zhi)前，需要進一步了解(jie)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)多溴(xiu)二苯(ben)(ben)(ben)醚(mi)(mi)(mi)等老(lao)化(hua)(hua)(hua)情況HOCs對活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)類(lei)型的(de)隔離和依(yi)賴。