活性炭從液體中吸附汞

　　汞是(shi)(shi)環境中*有(you)(you)毒(du)的(de)金屬之一(yi)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)技(ji)術已(yi)經存在于汞減排技(ji)術中。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)通用吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)，被認為是(shi)(shi)去除水中汞的(de)非(fei)常(chang)有(you)(you)效的(de)替(ti)代(dai)方法。除其他(ta)因(yin)素外，固體(ti)表面吸(xi)附(fu)(fu)(fu)污(wu)染(ran)物的(de)有(you)(you)效性(xing)(xing)還取決于溶劑(ji)中污(wu)染(ran)物的(de)化(hua)學電(dian)荷和(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)系統(tong)pH吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)表面的(de)凈電(dian)荷。木質活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)一(yi)般用作這項工(gong)作的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)。硫(liu)酸浸(jin)漬和(he)(he)二硫(liu)化(hua)碳兩(liang)次硫(liu)化(hua)，以提高汞捕獲的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能力(li)。不(bu)同的(de)溫度和(he)(he)溶液pH分批吸(xi)附(fu)(fu)(fu)試(shi)驗值下。討論了表面化(hua)學和(he)(he)操作條(tiao)件(jian)對吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能力(li)的(de)影響。

　　但汞(gong)(gong)是一(yi)種重(zhong)要而有用的(de)(de)(de)工業(ye)材料。汞(gong)(gong)和(he)(he)汞(gong)(gong)化(hua)合物(wu)長(chang)期(qi)以來一(yi)直被(bei)用作(zuo)油墨(辰砂，紅硫化(hua)物(wu))中(zhong)的(de)(de)(de)顏料，作(zuo)為(wei)(wei)早期(qi)冶金(鍍金銅)和(he)(he)儀器儀表(溫度計，氣壓(ya)計)和(he)(he)許多行(xing)業(ye)(從(cong)其(qi)礦石中(zhong)回收(shou)黃(huang)金)通過電解鹽水(shui)等(deng)制(zhi)造氯和(he)(he)氫氧(yang)化(hua)鈉)，或存在(zai)(zai)于它們的(de)(de)(de)廢(fei)水(shui)中(zhong)。汞(gong)(gong)一(yi)旦進(jin)入食物(wu)鏈，這種元素就會在(zai)(zai)人類(lei)和(he)(he)動物(wu)中(zhong)積累，對健康產(chan)生(sheng)許多不(bu)利影響。為(wei)(wei)了防止汞(gong)(gong)毒(du)性(xing)引(yin)起的(de)(de)(de)問題，提(ti)出了離子交換、吸附、硫化(hua)物(wu)沉(chen)淀、電沉(chen)積、溶(rong)劑提(ti)取和(he)(he)膜工藝等(deng)幾種技術。活(huo)(huo)性(xing)炭吸附被(bei)認為(wei)(wei)是從(cong)水(shui)中(zhong)去除痕量金屬的(de)(de)(de)可(ke)用技術替代(dai)品(pin)的(de)(de)(de)經濟可(ke)行(xing)性(xing)。活(huo)(huo)性(xing)炭是一(yi)種可(ke)從(cong)包括工業(ye)活(huo)(huo)動廢(fei)物(wu)在(zai)(zai)內的(de)(de)(de)各種原。活(huo)(huo)性(xing)炭發現了從(cong)水(shui)中(zhong)去除汞(gong)(gong)的(de)(de)(de)非常(chang)有效(xiao)的(de)(de)(de)替代(dai)品(pin)。

　　由于(yu)溶質(zhi)(zhi)和溶劑都是固體表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)競爭(zheng)，因此在(zai)液(ye)(ye)相中(zhong)(zhong)吸附(fu)(fu)是一(yi)種復雜的(de)(de)(de)(de)現(xian)象。簡而(er)言(yan)之(zhi)，溶質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)取決于(yu)活性(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)(de)分子大(da)小和化(hua)學性(xing)質(zhi)(zhi)，以(yi)及(ji)其表(biao)面(mian)化(hua)學性(xing)質(zhi)(zhi)。根(gen)據溶液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)組(zu)成和pH值(zhi)(zhi)，其可以(yi)是正的(de)(de)(de)(de)，負(fu)的(de)(de)(de)(de)或(huo)中(zhong)(zhong)性(xing)的(de)(de)(de)(de)。由于(yu)優先吸附(fu)(fu)物(wu)(wu)種的(de)(de)(de)(de)類型(xing)和吸附(fu)(fu)程度(du)可能取決于(yu)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)離子狀態，這(zhe)取決于(yu)溶液(ye)(ye)pH值(zhi)(zhi)。若流出物(wu)(wu)pH值(zhi)(zhi)不能改(gai)變(bian)(bian)（例如，當(dang)必須檢測到大(da)量液(ye)(ye)體或(huo)環境問題時），適當(dang)的(de)(de)(de)(de)活性(xing)炭(tan)(tan)表(biao)面(mian)改(gai)性(xing)可以(yi)提高污染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)能力。在(zai)其他情況下，溶液(ye)(ye)可以(yi)改(gai)變(bian)(bian)pH改(gai)善吸附(fu)(fu)。

　　在過去(qu)的(de)(de)幾(ji)年里，為了提高(gao)活性炭(tan)(tan)從水介質(zhi)中去(qu)除汞(gong)的(de)(de)吸附(fu)能力(li)，表面改性活性炭(tan)(tan)的(de)(de)開發受到了廣泛的(de)(de)關(guan)注。據報道，硫作(zuo)為一種有利于汞(gong)吸附(fu)的(de)(de)元素(su)，因此硫的(de)(de)表面處(chu)理應(ying)該能夠(gou)改善(shan)汞(gong)的(de)(de)吸附(fu)。

　　今(jin)天，金峰(feng)介(jie)紹了三(san)種活(huo)性炭作(zuo)為液相中(zhong)汞(gong)吸附(fu)劑(ji)的(de)比(bi)較研究。**種吸附(fu)劑(ji)是(shi)通過水蒸氣(qi)物理(li)活(huo)化炭化，第二種是(shi)硫(liu)酸和二硫(liu)化碳，以便(bian)將硫(liu)作(zuo)為雜(za)原子引入吸附(fu)劑(ji)表面，第三(san)種是(shi)普通活(huo)性炭。所有活(huo)性炭分批(pi)吸附(fu)和測量(liang)汞(gong)，并使(shi)用吸附(fu)等溫線來比(bi)較其性能。

　　如圖所示，為了獲得與零電荷相對應的(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)點pH質量滴(di)定的(de)結(jie)果(guo)在值下。本表(biao)總結(jie)了所研究吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)的(de)酸堿表(biao)面(mian)基團和(he)pH PZC的(de)結(jie)果(guo)。

　　酸堿表(biao)面基團的(de)分(fen)析表(biao)明(ming) 與(yu)改性固體的(de)結構性質(zhi)相(xiang)比(bi)，使用H 2 SO 4.與(yu)活性炭吸附劑(ji)相(xiang)比(bi)，硫化處(chu)理增(zeng)加了(le)兩個位點的(de)數量(liang)和表(biao)面化學變化。（酸基：堿基）比(bi)表(biao)示硫化處(chu)理引起(qi)的(de)表(biao)面化學變化。

　　與活(huo)性炭吸(xi)附(fu)劑(ji)相(xiang)比，在(zai)AC-CS 2吸(xi)附(fu)劑(ji)觀察到表面(mian)基(ji)團(tuan)的(de)數量(liang)(liang)和(he)(he)類型更重(zhong)要(yao)的(de)變(bian)化(hua)，這不僅(jin)是(shi)因為硫化(hua)吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)結構變(bian)化(hua)，而且與表面(mian)化(hua)學(xue)變(bian)化(hua)有關(guan)，基(ji)本上通過酸堿基(ji)團(tuan)的(de)數量(liang)(liang)和(he)(he)（酸基(ji)團(tuan)：堿基(ji)團(tuan)）的(de)比例，基(ji)本上不同(tong)(tong)于未處理(li)的(de)吸(xi)附(fu)劑(ji)。對(dui)應硫化(hua)活(huo)性炭pH PZ0值(zhi)和(he)(he)未處理(li)固(gu)(gu)體(ti)pH PZ0 三種(zhong)固(gu)(gu)體(ti)和(he)(he)溶液的(de)預(yu)測值(zhi)明顯不同(tong)(tong)。pH不同(tong)(tong)的(de)行為。

　　在固定(ding)pH在溫度下對活性炭(tan)吸(xi)附(fu)數據的分析表明，*高(gao)(gao)吸(xi)附(fu)能力(li)對應于AC-H 2 SO 4 吸(xi)附(fu)劑(k Freundlich參數的*高(gao)(gao)值)主要(yao)是由于硫酸引起的固體結構性質的變(bian)化。與活性炭(tan)吸(xi)附(fu)劑相比(bi)，硫化處理產(chan)生了輕微的表面(mian)化學變(bian)化。

　　使用二硫(liu)化碳(tan)作為硫(liu)化劑(與AC和AC-H 2 SO 4 與吸附(fu)(fu)劑對應的(de)(de)相比，不同的(de)(de)1 / n Freundlich參數(shu))產(chan)生了更重要的(de)(de)表(biao)面化學(xue)變化。改性固(gu)體(ti)的(de)(de)汞吸附(fu)(fu)能力高于未經處理的(de)(de)吸附(fu)(fu)劑。這些結果與相應的(de)(de)表(biao)面酸和堿基(ji)團(tuan)相一(yi)致。

　　活性炭汞(gong)溶(rong)液(ye)吸附研究結果

　　活(huo)性(xing)炭(tan)是(shi)從水溶液中吸附(fu)(fu)汞的優良吸附(fu)(fu)劑(ji)，通過表(biao)面化學改(gai)性(xing)可以(yi)提(ti)高其吸附(fu)(fu)效率。吸附(fu)(fu)劑(ji)容(rong)量的提(ti)高不僅取(qu)決(jue)(jue)于表(biao)面改(gai)性(xing)，還取(qu)決(jue)(jue)于溶液中溶質的電荷。這(zhe)兩(liang)個因(yin)素取(qu)決(jue)(jue)于溶液pH值(zhi)。活(huo)性(xing)炭(tan)表(biao)面硫化處理(li)在零充電點、固體紋(wen)理(li)性(xing)質（基本比(bi)表(biao)面和孔(kong)徑分(fen)布(bu)）以(yi)及酸堿(jian)表(biao)面基團的數(shu)量生重要變化。

　　從以上因素的(de)(de)分析可(ke)以解釋活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)能力和(he)溶液(ye)pH依賴關(guan)系。溫(wen)度對(dui)所(suo)研(yan)究固體的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能沒有顯著影響。觀察(cha)到(dao)(dao)隨溫(wen)度的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)容量的(de)(de)輕微(wei)增加。這種(zhong)行為是由于(yu)當溶質(zhi)(zhi)分子(zi)將溶劑(ji)分子(zi)取代到(dao)(dao)固體表面(mian)(mian)(mian)時的(de)(de)能量變(bian)(bian)化(hua)(hua)。　*后得出(chu)結(jie)論，硫(liu)酸表面(mian)(mian)(mian)處理對(dui)活(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)多孔(kong)結(jie)構和(he)表面(mian)(mian)(mian)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)有重(zhong)要變(bian)(bian)化(hua)(hua)，達到(dao)(dao)*高吸(xi)(xi)附(fu)水(shui)平(ping)。二硫(liu)化(hua)(hua)碳的(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)處理也在固體、編(bian)織性(xing)(xing)和(he)表面(mian)(mian)(mian)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)等方面(mian)(mian)(mian)發生了重(zhong)要變(bian)(bian)化(hua)(hua)。在這種(zhong)情況下，由汞吸(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)有利表面(mian)(mian)(mian)化(hua)(hua)學物質(zhi)(zhi)平(ping)衡減少了表面(mian)(mian)(mian)積和(he)孔(kong)體積，使活(huo)性(xing)(xing)炭優于(yu)未經處理的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭。