攪拌(ban)技術(shu)對活性炭吸附的影(ying)響

　　活(huo)性(xing)炭吸(xi)附過程(cheng)是(shi)去除水中有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染物(wu)(wu)*有(you)(you)效(xiao)的方法之一。吸(xi)附設計相對(dui)靈(ling)活(huo)簡(jian)單，成本低，操(cao)作再生方便，無或低代有(you)(you)毒(du)物(wu)(wu)質(zhi)。由于活(huo)性(xing)炭具(ju)有(you)(you)較高的表面積、孔(kong)體積和(he)孔(kong)徑分(fen)布，是(shi)目前吸(xi)附效(xiao)率*高的有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染物(wu)(wu)吸(xi)附劑。活(huo)性(xing)炭上有(you)(you)機(ji)(ji)化(hua)合物(wu)(wu)吸(xi)附的有(you)(you)效(xiao)性(xing)取決于其孔(kong)隙(xi)結構和(he)表面化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)、物(wu)(wu)理化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)（分(fen)子量(liang)、溶解度(du)、極性(xing)、官能組類型）、溶液化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)（離子強度(du)、pH值)和(he)溫度(du)。這些因素對(dui)不同(tong)有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染物(wu)(wu)的動力學(xue)和(he)吸(xi)附平衡有(you)(you)不同(tong)的影響。

　　吸(xi)附(fu)試驗通(tong)常在含有固定體(ti)積吸(xi)附(fu)溶液（初始濃度不(bu)同）和已知質量吸(xi)附(fu)劑的(de)錐形瓶(ping)中(zhong)進行。然(ran)(ran)后搖動樣品，直到達到平衡。然(ran)(ran)而(er)，作者很少提供樣品混合的(de)條件。混合對吸(xi)附(fu)的(de)影(ying)響通(tong)常被忽視。只有少數研究(jiu)過(guo)吸(xi)附(fu)和混合速度的(de)影(ying)響。然(ran)(ran)而(er)，據我們所(suo)知，不(bu)同混合技術對吸(xi)附(fu)的(de)影(ying)響尚未被研究(jiu)。

　　本內容的目的是對活性炭上有機污染物(wu)吸附(fu)(fu)動力(li)學和(he)吸附(fu)(fu)能力(li)的(de)不同攪(jiao)拌(ban)技術及其(qi)影響(xiang)(xiang)。通過氣泡將樣(yang)品與實驗室搖動器(qi)、機械(槳(jiang)式)攪(jiao)拌(ban)器(qi)和(he)磁(ci)性攪(jiao)拌(ban)器(qi)混合。還檢(jian)查了(le)攪(jiao)拌(ban)速(su)度的(de)影響(xiang)(xiang)。4-氯酚(fen)(4-氯酚(fen))-CP)作為目標污染物(wu)，它對水生生物(wu)、植物(wu)和(he)人(ren)類(lei)有毒，在(zai)飲用水中很常見。另外，對活(huo)性炭(tan)上4-氯苯酚(fen)的(de)吸附(fu)(fu)也有很好(hao)的(de)描述。介紹(shao)了(le)4-氯酚(fen)吸附(fu)(fu)在(zai)各種改性和(he)未改性活(huo)性炭(tan)上，以及4-氯酚(fen)吸附(fu)(fu)在(zai)影響(xiang)(xiang)活(huo)性炭(tan)上-CP其(qi)他吸附(fu)(fu)因素的(de)影響(xiang)(xiang)，包括離子(zi)強度和(he)pH 。

　　所需的實驗材料和儀器

　　4-氯酚、活性(xing)炭(tan)(tan)、鹽酸(suan)、氫氟酸(suan)和(he)(he)HPLC級(ji)乙腈。顆粒活性(xing)炭(tan)(tan)作為吸附劑，使(shi)用前使(shi)用活性(xing)炭(tan)(tan)HCl和(he)(he)HF預處理濃酸(suan)除灰，用去離子水沖洗幾(ji)次(ci)。然后(hou)130吸附劑℃烘箱干燥(zao)至恒重(zhong)，并(bing)在烘箱中(zhong)進一步研究。活性(xing)炭(tan)(tan)表面積(S BET)根據氮低溫(wen)(wen)吸附-解吸等(deng)溫(wen)(wen)線確定(ding)。在吸附研究中(zhong)，通過空氣(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)、實驗室搖床(chuang)、機械攪拌器(qi)和(he)(he)磁攪拌器(qi)分別測試(shi)活性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)。

　　吸附實驗

　　吸附(fu)實驗包含0.05μL4-CP溶(rong)液和0.025g在活(huo)性炭錐形瓶(ping)(或圓底(di)燒瓶(ping))中進行動(dong)力學研究。℃下進行初始4-CP濃度為1.0mmol L -1.色(se)譜測(ce)量4-CP的濃度。

　　分析方法

　　4-CP的濃度通過使用UV測量高效液相(xiang)(xiang)色(se)(se)譜(pu)。2.使用色(se)(se)譜(pu)分(fen)析(xi).0×150mm，3μm柱進行。色(se)(se)譜(pu)條(tiao)件如下：流動相(xiang)(xiang) - 乙(yi)腈/水乙(yi)酸(suan)(50/50，v / v)調節(jie)至pH 3.0; 流速0.25mL min -1 ; 和分(fen)析(xi)波長281nm。所有實(shi)驗(yan)在相(xiang)(xiang)同(tong)條(tiao)件下一式(shi)三份進行，平均(jun)值用于進一步計算(suan)。使用t檢(jian)驗(yan)和/或(huo)ANOVA和Tukey檢(jian)驗(yan)分(fen)析(xi)獲得的數據。用*低顯(xian)著性差(cha)異檢(jian)查任何一對治(zhi)療方法之(zhi)間的差(cha)異，顯(xian)著性水平為0.05。

　　混合技術的影響

　　研(yan)究混(hun)合技(ji)術4-CP實驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)動器(qi)(qi)(qi)、機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)力攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)用于吸(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)附(fu)(fu)劑和(he)(he)溶液(ye)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)錐形瓶。結(jie)(jie)果(guo)(guo)如圖1所示(shi) 。實驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)、機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)的(de)(de)(de)偽二次(ci)速(su)率常數分(fen)別(bie)為(wei)0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)統(tong)計(ji)學(xue)上，機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)之間的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)速(su)度差(cha)異并不(bu)明顯(p = 0.34)。在(zai)這兩種情況(kuang)下，吸(xi)附(fu)(fu)比使用實驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)更(geng)快。實驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)與(yu)機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)、實驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)與(yu)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)差(cha)異具有(you)統(tong)計(ji)顯著(zhu)性(q e)觀察到相(xiang)同的(de)(de)(de)相(xiang)關性，如下：1.359(實驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)(chuang)).442和(he)(he)1.430(磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi))mmol·g -1。所有(you)這些(xie)結(jie)(jie)果(guo)(guo)表(biao)明，混(hun)合技(ji)術在(zai)動力學(xue)和(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)平衡中起著(zhu)重要作用。比實驗(yan)(yan)(yan)室(shi)振蕩器(qi)(qi)(qi)更(geng)好(hao)地觀察到機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)結(jie)(jie)果(guo)(guo)。吸(xi)附(fu)(fu)速(su)率和(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)容(rong)量的(de)(de)(de)增加是攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)棒或(huo)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)槳(jiang)與(yu)活性炭(tan)(tan)物理接(jie)觸的(de)(de)(de)結(jie)(jie)果(guo)(guo)。因此，吸(xi)附(fu)(fu)材(cai)料的(de)(de)(de)尺寸減小，吸(xi)附(fu)(fu)位點更(geng)容(rong)易接(jie)近吸(xi)附(fu)(fu)分(fen)子吸(xi)附(fu)(fu)動力學(xue)和(he)(he)活性炭(tan)(tan)粒徑的(de)(de)(de)增加。

　　攪拌速度的影響

　　研究了混(hun)合速度(du)對(dui)水溶液對(dui)4-氯(lv)酚吸(xi)(xi)附的影響。吸(xi)(xi)附劑量，初始(shi)4-CP濃度(du)和(he)(he)溫度(du)保持恒定。1000年使用(yong)機械(xie)攪拌器和(he)(he)磁性攪拌器rpm至500rpm研究速度(du)。4.攪拌速率(lv)-CP吸(xi)(xi)附影響見圖2和(he)(he)表(biao)1。

　　可以看出，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)(su)(su)率(lv)(lv)受(shou)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)影(ying)響很(hen)大 - 隨著攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)率(lv)(lv)顯(xian)著提高(gao)(gao)。攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)率(lv)(lv)從1000開始rpm增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)500rpm，k 2值分別從0.577增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)1.264g mmol -1 h -1(機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji))和(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi))。在(zai)相(xiang)同的(de)(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)(du)下，機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)和(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)之間的(de)(de)差異沒有統計意義(p > 0.05)。4-CP由于湍流(liu)液體擴散到(dao)(dao)活性(xing)(xing)炭顆(ke)粒(li)周圍的(de)(de)液體邊界層擴散到(dao)(dao)活性(xing)(xing)炭顆(ke)粒(li)周圍的(de)(de)液體邊界層的(de)(de)速(su)(su)(su)率(lv)(lv)變高(gao)(gao)。隨著攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑顆(ke)粒(li)的(de)(de)破碎(sui)程(cheng)度(du)(du)可能會進一步增(zeng)強。在(zai)這些研究中，試驗(yan)(yan)前和(he)試驗(yan)(yan)后的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑顆(ke)粒(li)大小尚未(wei)確(que)定，但在(zai)4歲-CP有證據(ju)可以檢查吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)動(dong)力學(xue)活性(xing)(xing)炭小的(de)(de)影(ying)響。還描(miao)述了活性(xing)(xing)白(bai)土(tu)在(zai)堿性(xing)(xing)染料吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)上的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)[ 6 ]以及(ji)乙酸，吡蟲啉(lin)和(he)4-氯苯酚在(zai)活性(xing)(xing)炭上。

　　表1中(zhong)的數據 也(ye)說(shuo)明攪拌(ban)速(su)率(lv)不僅影響吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)動力學，還影響4-CP去除水中(zhong)的效率(lv)。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)從(cong)1.385增加到(dao)(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機械(xie)攪拌(ban)機)和(he)從(cong)1.391增加到(dao)(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪拌(ban)器(qi))從(cong)100增加到(dao)(dao)(dao)500rpm。觀察到(dao)(dao)(dao)從(cong)20.06 4-CP吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)增加至23.04毫克-1攪拌(ban)速(su)度(du)從(cong)300到(dao)(dao)(dao)600轉。然(ran)而，一些(xie)作者報(bao)告說(shuo)，只有(you)一定的限度(du)才能提高(gao)(gao)攪拌(ban)速(su)度(du)，超過(guo)這種(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)沒(mei)有(you)顯著增加吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)增加。在(zai)某些(xie)情況下(xia)，觀察到(dao)(dao)(dao)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)在(zai)更高(gao)(gao)混(hun)合(he)速(su)率(lv)較(jiao)高(gao)(gao)。正如作者所提出的，這是因為吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分(fen)子(zi)和(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑顆粒的動能在(zai)非(fei)常高(gao)(gao)的攪拌(ban)速(su)度(du)下(xia)增加到(dao)(dao)(dao)足以相互(hu)碰撞(zhuang)，導致分(fen)離(li)松散的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分(fen)子(zi)。

　　本文闡述了不同攪(jiao)拌(ban)技術對(dui)顆粒活性(xing)炭吸附4-氯(lv)酚的影(ying)(ying)響。研究了燒瓶(ping)類型(xing)的影(ying)(ying)響，包(bao)括實(shi)驗室搖床、機械攪(jiao)拌(ban)機、磁性(xing)攪(jiao)拌(ban)機和(he)混合氣泡（空氣或氮氣）的攪(jiao)拌(ban)機類型(xing)。它還(huan)測試了混合速度對(dui)活性(xing)炭上4-氯(lv)酚吸附的影(ying)(ying)響。