鈣離子(zi)和pH對(dui)活性炭吸(xi)附的影(ying)響(xiang)

　　鈣離子和pH活性炭廣(guang)泛應用(yong)于(yu)地(di)下水(shui)過(guo)濾和(he)(he)廢水(shui)處理，因為(wei)它具有高表(biao)面積和(he)(he)多孔結構，可以(yi)物(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)各種污(wu)染(ran)物(wu)，特別是揮發性(xing)有機(ji)化合(he)物(wu)(VOC)相互作用(yong)。目(mu)前，活(huo)性(xing)炭(tan)已(yi)被用(yong)作一系列滲透性(xing)反應性(xing)墻(PRB)有機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑，特別是氯(lv)化有機(ji)化合(he)物(wu)污(wu)染(ran)的(de)(de)地(di)下水(shui)。為(wei)了(le)更好地(di)利用(yong)活(huo)性(xing)炭(tan)，研(yan)究了(le)不(bu)同設計的(de)(de)含活(huo)性(xing)炭(tan)PRB應用(yong)于(yu)地(di)下水(shui)處理。PRB污(wu)染(ran)物(wu)通過(guo)地(di)下水(shui)流被動接觸屏障中的(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)，從而(er)吸(xi)(xi)附(fu)和(he)(he)過(guo)濾污(wu)染(ran)物(wu)。

　　地下水的主要污(wu)染物(wu)是TCE，本研(yan)究是利用活性炭滲透反應墻處理地下水。通過(guo)我(wo)們的一系(xi)列研(yan)究方(fang)法，我(wo)們了(le)解了(le)地下水Hp鈣(gai)離子對活性炭吸(xi)附和再生過(guo)程的影響(xiang)。對以(yi)后的廢(fei)水處理有(you)數據(ju)支持。

　　實驗方法

　　所(suo)有實驗(yan)(yan)均(jun)采用(yong)分批模式和(he)環(huan)境室溫下的非緩沖溶液進(jin)行。樣(yang)品的初(chu)始pH用(yong)H2 SO4和(he)NaOH調節。所(suo)有實驗(yan)(yan)均(jun)為2個帶(dai)有聚四氟乙(yi)烯涂層的塞子和(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌裝置L在錐形燒瓶中(zhong)進(jin)行。混合速率可調(150rpm)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌器攪(jiao)(jiao)(jiao)拌反應(ying)(ying)液。包括對照在內的實驗(yan)(yan)一(yi)式三份(fen)。抗(kang)壞血酸(suan)用(yong)于終止自由基(ji)反應(ying)(ying)。.在實驗(yan)(yan)中(zhong)選擇三次吸附(fu)，因為三次吸附(fu)不僅實現了高吸附(fu)TCE去(qu)除效率，足(zu)夠TCE可吸附(fu)在活性炭(tan)中(zhong)。

　　一、pH對活性(xing)炭吸附/再生過程的影(ying)響(xiang)。

　　為了研究pH動力學試(shi)驗對(dui)活(huo)性炭吸(xi)附過(guo)程(cheng)的(de)影響。吸(xi)附實驗在2L TCE溶(rong)液(30mg L-1)和1g同時(shi)在活(huo)性炭中進行初始活(huo)性炭pH調整到3，7和9從5mL分析反應(ying)溶(rong)液樣(yang)品TCE濃度(du)。在含有1mL抗壞血(xue)酸(0.1mol L-1)的(de)10mL硼硅酸鹽小瓶(ping)混合(he)10、30、60、120、180、240、360、480、720和1440分鐘。

　　在(zai)活(huo)性炭(tan)再生過(guo)程中(zhong)，首先進行吸附和溶液pH固(gu)定在(zai)7，選(xuan)擇反(fan)應時間12小時(根據吸附平衡(heng)時的動力學試驗結果)。為了幫助活(huo)性炭(tan)飽和炭(tan)飽和（未完全飽和），然后冷凍干(gan)燥(zao)飽和活(huo)性炭(tan)，幫助再生。基于吸附的TCE量(liang)，溶液pH分別(bie)調(diao)整(zheng)到3、7、9。吸附/再生循環重復3次。在(zai)反(fan)應過(guo)程中(zhong)進行分析TCE，HO氯化物(wu)濃度。

　　二、鈣離子對活性炭(tan)吸(xi)附(fu)/再生過程的(de)影響。

　　研究(jiu)鈣離子對活性炭吸附過程的影響pH動力學(xue)測試(shi)7下。吸附實驗在2L TCE溶液(ye)(ye)(30mg L-1)和1g活性炭中進行。將鈣離子濃(nong)度調(diao)整到0.01,0.05和0.1mol L-1。取5mL反應溶液(ye)(ye)的等分(fen)試(shi)樣并在含有1mL抗(kang)壞血酸(suan)(0.1mol L-1)的10mL硼硅酸(suan)鹽小瓶合并10、30、60、120、180、240、360、480、720。和1440分(fen)鐘。分(fen)析TCE濃(nong)度。

　　對于活性(xing)炭的再(zai)生(sheng)過(guo)程(cheng)，首(shou)先吸(xi)附(fu)溶(rong)液(ye)pH固定在(zai)7，選擇12小時(shi)的反(fan)(fan)應(ying)時(shi)間(jian)。為了幫助活性(xing)炭飽(bao)和炭飽(bao)和（未完全飽(bao)和），然后冷凍干(gan)燥(zao)飽(bao)和活性(xing)炭，幫助再(zai)生(sheng)。根據吸(xi)附(fu)的TCE將(jiang)溶(rong)液(ye)中的鈣離子濃度調整(zheng)到0.01,0.05和0.1 mol L-吸(xi)附(fu)/再(zai)生(sheng)循(xun)環重(zhong)復3次(ci)。在(zai)反(fan)(fan)應(ying)過(guo)程(cheng)中進行分析TCE，HO氯化物濃度。

　　pH對活性炭吸附/再(zai)生過程的影響

　　pH活(huo)性炭表(biao)面(mian)電荷的(de)變化(hua)(hua)(hua)會影(ying)響吸附性能。如圖1所示(shi)，吸附/再生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)，不同pH三次。圖1左(zuo)Y軸在(zai)(zai)吸附/再生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)期(qi)間表(biao)示(shi)吸附或氧化(hua)(hua)(hua)TCE圖1右Y軸表(biao)示(shi)吸附/再生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)期(qi)間TCE再生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)效率(lv)。在(zai)(zai)再生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)期(qi)間TCE*終被氧化(hua)(hua)(hua)成氯(lv)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(1)mol TCE*終產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)3mol氯(lv)化(hua)(hua)(hua)物(wu))，這意(yi)味著氯(lv)化(hua)(hua)(hua)物(wu)可以代表(biao)TCE的(de)氧化(hua)(hua)(hua)量。除3氧化(hua)(hua)(hua)產(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)的(de)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)物(wu)外(wai)TCE量。在(zai)(zai)**次再生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)循(xun)(xun)環(huan)(huan)(huan)中，3、7和(he)9之間存在(zai)(zai)差異(yi)pH條(tiao)件下，30.22%，29.29%和(he)33.98%的(de)TCE礦化(hua)(hua)(hua)成氯(lv)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(圖1)。然而，在(zai)(zai)第二次和(he)第三次再生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)周期(qi)中，當pH3時(shi)，活(huo)性炭的(de)再生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)效率(lv)降至26.75%和(he)21.87%。由于pH值(zhi)為7和(he)9時(shi)TCE當吸附減少(圖1)時(shi)pH9點(dian)，活(huo)性炭的(de)再生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)效率(lv)提高到(dao)42點(dian).52%和(he)44.01%，降至17.04%，然后在(zai)(zai)pH7點(dian)到(dao)30.41%。

　　pH對活性炭吸(xi)附/再生過(guo)程(cheng)的影響。

　　鈣離子對活(huo)性炭吸附/再(zai)生過程的影響

　　由(you)于其在化合(he)物(wu)形式中(zhong)的(de)溶(rong)解度相對較低，地下(xia)水中(zhong)的(de)鈣離子(zi)容易沉(chen)淀和(he)(he)復合(he)。人們(men)普遍認為，pH活性炭上無(wu)帶電有機化合(he)物(wu)的(de)吸(xi)附(fu)帶電有機化合(he)物(wu)的(de)吸(xi)附(fu)。然而，鈣離子(zi)的(de)存在會(hui)影(ying)響(xiang)溶(rong)液中(zhong)活性炭的(de)吸(xi)附(fu)能(neng)力(li)和(he)(he)鐵的(de)氧(yang)化能(neng)力(li)。CaSO 4和(he)(he)CaCO 3容易沉(chen)淀在地下(xia)水中(zhong)，顯(xian)然會(hui)影(ying)響(xiang)活性炭的(de)吸(xi)附(fu)能(neng)力(li)。

　　如(ru)所示，進(jin)行了(le)兩次(ci)吸(xi)附(fu)(fu)/再(zai)(zai)生循(xun)環。鈣(gai)離子(zi)存在于**次(ci)吸(xi)附(fu)(fu)/再(zai)(zai)生循(xun)環中，TCE去除(chu)顯著減(jian)少。顯然(ran)，即使活性炭(tan)(tan)在第(di)二次(ci)吸(xi)附(fu)(fu)/再(zai)(zai)生循(xun)環中再(zai)(zai)生，在鈣(gai)離子(zi)條件下也(ye)很難(nan)去除(chu)TCE。這說明(ming)鈣(gai)離子(zi)不僅在活性炭(tan)(tan)的吸(xi)附(fu)(fu)能力上(shang)，而(er)且在其(qi)再(zai)(zai)生過程中起(qi)著重(zhong)要(yao)作(zuo)用。原因可能是(shi)鈣(gai)離子(zi)與其(qi)他離子(zi)的結合，容易沉(chen)淀在活性炭(tan)(tan)表面，影響其(qi)吸(xi)附(fu)(fu)能力，導(dao)致第(di)二循(xun)環TCE減(jian)少去除(chu)。

　　鈣離(li)子濃度不同(tong)TCE去除。

　　一(yi)(yi)般來說(shuo)，即(ji)使在(zai)低濃度下(xia)，鈣離子(zi)對(dui)活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附能力(li)和再生的(de)影響(xiang)(xiang)也很(hen)明(ming)顯。根據實驗(yan)結果，可以得出結論，活(huo)性(xing)炭(tan)滲(shen)透反應墻是一(yi)(yi)種有價值的(de)地下(xia)水處(chu)理方法。由于一(yi)(yi)些(xie)環境(jing)因素(su)影響(xiang)(xiang)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)吸(xi)附效果，需要改(gai)進，但具有立即(ji)去除有機污(wu)染物(wu)的(de)優點(dian)，然后在(zai)吸(xi)附/再生過程中可持續使用。