攪拌技術對活(huo)性炭吸(xi)附的(de)影響

　　活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)吸附(fu)(fu)過程是去除水中有(you)機(ji)污染(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)*有(you)效(xiao)(xiao)的(de)方法之一。吸附(fu)(fu)設計相對靈活(huo)(huo)簡(jian)單，成(cheng)本低，操作再生方便(bian)，無(wu)或低代有(you)毒(du)物(wu)(wu)(wu)(wu)質。由于活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)具有(you)較高的(de)表(biao)面(mian)積(ji)(ji)、孔(kong)(kong)體積(ji)(ji)和(he)孔(kong)(kong)徑分(fen)布，是目前吸附(fu)(fu)效(xiao)(xiao)率*高的(de)有(you)機(ji)污染(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)吸附(fu)(fu)劑。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)上有(you)機(ji)化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)吸附(fu)(fu)的(de)有(you)效(xiao)(xiao)性(xing)取決于其孔(kong)(kong)隙結構和(he)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)質、物(wu)(wu)(wu)(wu)理化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)質（分(fen)子量、溶解度、極性(xing)、官能組類型）、溶液化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)質（離子強度、pH值)和(he)溫度。這些因(yin)素對不同有(you)機(ji)污染(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)動(dong)力學(xue)(xue)和(he)吸附(fu)(fu)平衡有(you)不同的(de)影響(xiang)。

　　吸(xi)附試驗通常(chang)在含有固(gu)定體(ti)積吸(xi)附溶液（初始濃度不同）和已知質(zhi)量吸(xi)附劑的(de)錐(zhui)形瓶中進行(xing)。然后搖(yao)動樣品，直到達到平衡。然而(er)，作者很少提(ti)供樣品混(hun)(hun)合的(de)條件。混(hun)(hun)合對吸(xi)附的(de)影響(xiang)通常(chang)被忽視。只有少數研究過吸(xi)附和混(hun)(hun)合速度的(de)影響(xiang)。然而(er)，據我們所知，不同混(hun)(hun)合技術對吸(xi)附的(de)影響(xiang)尚未被研究。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)(shang)(shang)有機污染(ran)物吸附(fu)動(dong)(dong)力學和吸附(fu)能力的(de)不同攪(jiao)拌(ban)(ban)技術及(ji)其影(ying)響。通過氣泡(pao)將樣品與實驗(yan)室搖動(dong)(dong)器(qi)(qi)、機械(槳式)攪(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)和磁性(xing)(xing)攪(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)混合。還(huan)檢查了攪(jiao)拌(ban)(ban)速(su)度的(de)影(ying)響。4-氯(lv)酚(fen)(4-氯(lv)酚(fen))-CP)作為目標(biao)污染(ran)物，它對(dui)水生(sheng)生(sheng)物、植物和人類有毒，在(zai)飲用水中很常見。另(ling)外，對(dui)活性(xing)(xing)炭上(shang)(shang)(shang)4-氯(lv)苯酚(fen)的(de)吸附(fu)也有很好的(de)描述。介紹(shao)了4-氯(lv)酚(fen)吸附(fu)在(zai)各種(zhong)改(gai)性(xing)(xing)和未改(gai)性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭上(shang)(shang)(shang)，以及(ji)4-氯(lv)酚(fen)吸附(fu)在(zai)影(ying)響活性(xing)(xing)炭上(shang)(shang)(shang)-CP其他吸附(fu)因素(su)的(de)影(ying)響，包(bao)括離子強度和pH 。

　　所需的(de)實驗材料和儀器(qi)

　　4-氯酚、活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)、鹽酸、氫氟(fu)酸和HPLC級乙腈(jing)。顆粒(li)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)作為吸附劑，使(shi)用前(qian)使(shi)用活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)HCl和HF預處理濃酸除灰(hui)，用去離子(zi)水(shui)沖洗幾次。然后(hou)130吸附劑℃烘(hong)箱(xiang)干燥至恒重，并在(zai)烘(hong)箱(xiang)中進一步研(yan)究(jiu)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面積(S BET)根據(ju)氮低溫吸附-解(jie)吸等溫線確定。在(zai)吸附研(yan)究(jiu)中，通過空氣(qi)、氮氣(qi)、實驗室搖床、機械(xie)攪拌器和磁(ci)攪拌器分別測試活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣品。

　　吸附實驗

　　吸附實驗包含0.05μL4-CP溶(rong)液和0.025g在活性炭錐形瓶(或圓底燒瓶)中(zhong)進行動力學(xue)研究(jiu)。℃下進行初始4-CP濃度為1.0mmol L -1.色譜測量(liang)4-CP的濃度。

　　分析方法

　　4-CP的濃度(du)通(tong)過使用(yong)(yong)UV測量(liang)高效液相色譜(pu)(pu)。2.使用(yong)(yong)色譜(pu)(pu)分析(xi).0×150mm，3μm柱進行。色譜(pu)(pu)條件(jian)如下：流(liu)動相 - 乙腈/水乙酸(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流(liu)速0.25mL min -1 ; 和分析(xi)波長281nm。所有實驗在相同條件(jian)下一式三(san)份(fen)進行，平(ping)均(jun)值(zhi)用(yong)(yong)于進一步計算(suan)。使用(yong)(yong)t檢(jian)驗和/或(huo)ANOVA和Tukey檢(jian)驗分析(xi)獲(huo)得的數據。用(yong)(yong)*低顯著(zhu)性(xing)差(cha)異(yi)(yi)檢(jian)查(cha)任何一對治療方法之間的差(cha)異(yi)(yi)，顯著(zhu)性(xing)水平(ping)為(wei)0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混(hun)(hun)合(he)技術4-CP實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)動器(qi)(qi)、機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)(ci)力攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)用于吸(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)附(fu)(fu)劑和(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)錐(zhui)形瓶。結果如圖1所(suo)示 。實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)、機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)和(he)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)的(de)(de)偽二次速(su)率(lv)(lv)常數(shu)分(fen)別為(wei)0.597±0.013,0.701±0.005和(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)統(tong)(tong)計學上，機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)之間的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)度差異并不(bu)明顯(xian)(xian)(p = 0.34)。在(zai)這兩種情況下，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)比使用實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)更快(kuai)。實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)與(yu)機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)、實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)與(yu)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)的(de)(de)差異具有統(tong)(tong)計顯(xian)(xian)著性(xing)(xing)(q e)觀察到相(xiang)同的(de)(de)相(xiang)關性(xing)(xing)，如下：1.359(實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)).442和(he)1.430(磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi))mmol·g -1。所(suo)有這些結果表明，混(hun)(hun)合(he)技術在(zai)動力學和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)平衡中起著重要作用。比實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)(shi)振蕩器(qi)(qi)更好地觀察到機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)的(de)(de)結果。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)率(lv)(lv)和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)容量的(de)(de)增加(jia)是攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)棒或攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)槳與(yu)活性(xing)(xing)炭物理接觸的(de)(de)結果。因此，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)材料的(de)(de)尺(chi)寸減小(xiao)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)位點更容易接近吸(xi)(xi)附(fu)(fu)分(fen)子(zi)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)動力學和(he)活性(xing)(xing)炭粒徑的(de)(de)增加(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研究了(le)混(hun)合速度對水溶液對4-氯酚吸附(fu)的(de)影響。吸附(fu)劑量(liang)，初始4-CP濃度和(he)溫度保持恒定。1000年使(shi)用(yong)機械攪(jiao)拌器(qi)和(he)磁性攪(jiao)拌器(qi)rpm至500rpm研究速度。4.攪(jiao)拌速率(lv)-CP吸附(fu)影響見圖2和(he)表1。

　　可以看出，吸(xi)(xi)附速(su)率(lv)受攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)的(de)(de)影響很大 - 隨著攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，吸(xi)(xi)附率(lv)顯著提高(gao)。攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)速(su)率(lv)從(cong)1000開(kai)始rpm增(zeng)加(jia)(jia)到500rpm，k 2值(zhi)分(fen)別從(cong)0.577增(zeng)加(jia)(jia)到1.264g mmol -1 h -1(機械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)機)和(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi))。在相同(tong)的(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)下，機械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)和(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)之(zhi)間的(de)(de)差異沒有統計意義(p > 0.05)。4-CP由于湍流液(ye)體擴散(san)到活性(xing)(xing)炭顆(ke)(ke)粒(li)(li)周圍(wei)的(de)(de)液(ye)體邊界(jie)層擴散(san)到活性(xing)(xing)炭顆(ke)(ke)粒(li)(li)周圍(wei)的(de)(de)液(ye)體邊界(jie)層的(de)(de)速(su)率(lv)變高(gao)。隨著攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，吸(xi)(xi)附劑顆(ke)(ke)粒(li)(li)的(de)(de)破碎程度(du)可能(neng)會進一步增(zeng)強。在這(zhe)些研(yan)究中(zhong)，試(shi)驗前和(he)試(shi)驗后的(de)(de)吸(xi)(xi)附劑顆(ke)(ke)粒(li)(li)大小尚未確定，但在4歲-CP有證據可以檢查(cha)吸(xi)(xi)附動力(li)學活性(xing)(xing)炭小的(de)(de)影響。還描(miao)述了活性(xing)(xing)白土在堿性(xing)(xing)染料(liao)吸(xi)(xi)附上(shang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)[ 6 ]以及乙酸，吡蟲啉和(he)4-氯苯酚在活性(xing)(xing)炭上(shang)。

　　表1中(zhong)的數據 也說(shuo)明攪(jiao)拌速(su)率(lv)不僅影(ying)響(xiang)吸(xi)附(fu)(fu)動(dong)力學，還影(ying)響(xiang)4-CP去除水中(zhong)的效率(lv)。吸(xi)附(fu)(fu)容量從(cong)1.385增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到1.520 mmol·g -1(機械攪(jiao)拌機)和(he)從(cong)1.391增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)拌器)從(cong)100增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到500rpm。觀(guan)察到從(cong)20.06 4-CP吸(xi)附(fu)(fu)容量增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)至(zhi)23.04毫(hao)克-1攪(jiao)拌速(su)度從(cong)300到600轉(zhuan)。然而，一些(xie)作者報(bao)告說(shuo)，只(zhi)有一定的限度才能提高(gao)(gao)攪(jiao)拌速(su)度，超過這種吸(xi)附(fu)(fu)容量沒有顯著增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)吸(xi)附(fu)(fu)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。在某些(xie)情況下，觀(guan)察到吸(xi)附(fu)(fu)容量在更高(gao)(gao)混(hun)合速(su)率(lv)較高(gao)(gao)。正如作者所提出(chu)的，這是因為吸(xi)附(fu)(fu)分子和(he)吸(xi)附(fu)(fu)劑顆粒的動(dong)能在非常高(gao)(gao)的攪(jiao)拌速(su)度下增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到足以(yi)相互(hu)碰(peng)撞，導致分離松散的吸(xi)附(fu)(fu)分子。

　　本文闡述了不同攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)技術對顆粒活性炭吸附(fu)4-氯(lv)酚(fen)的(de)(de)影響(xiang)。研究了燒瓶類型(xing)的(de)(de)影響(xiang)，包括實(shi)驗室(shi)搖床、機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)、磁性攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)和混合氣泡（空氣或氮氣）的(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)類型(xing)。它(ta)還測(ce)試了混合速度(du)對活性炭上(shang)4-氯(lv)酚(fen)吸附(fu)的(de)(de)影響(xiang)。