攪(jiao)拌技(ji)術對活性炭吸附的(de)影響

　　活性炭(tan)吸(xi)附(fu)過程(cheng)是去除水中有(you)(you)機污染物(wu)*有(you)(you)效(xiao)的方法之(zhi)一。吸(xi)附(fu)設(she)計相對(dui)靈活簡單，成本低(di)，操作(zuo)再生方便，無(wu)或(huo)低(di)代有(you)(you)毒物(wu)質(zhi)(zhi)。由于(yu)活性炭(tan)具有(you)(you)較(jiao)高(gao)的表面積、孔(kong)體積和(he)(he)孔(kong)徑(jing)分布，是目(mu)前吸(xi)附(fu)效(xiao)率(lv)*高(gao)的有(you)(you)機污染物(wu)吸(xi)附(fu)劑。活性炭(tan)上(shang)有(you)(you)機化(hua)(hua)合物(wu)吸(xi)附(fu)的有(you)(you)效(xiao)性取決于(yu)其孔(kong)隙結(jie)構和(he)(he)表面化(hua)(hua)學性質(zhi)(zhi)、物(wu)理化(hua)(hua)學性質(zhi)(zhi)（分子(zi)量、溶(rong)解度(du)、極性、官能組(zu)類型）、溶(rong)液化(hua)(hua)學性質(zhi)(zhi)（離子(zi)強度(du)、pH值)和(he)(he)溫度(du)。這些因素(su)對(dui)不(bu)同(tong)有(you)(you)機污染物(wu)的動力學和(he)(he)吸(xi)附(fu)平衡(heng)有(you)(you)不(bu)同(tong)的影響。

　　吸(xi)附(fu)試驗通常在(zai)含(han)有固(gu)定體積吸(xi)附(fu)溶液（初(chu)始濃度不同）和(he)已知質量吸(xi)附(fu)劑(ji)的錐(zhui)形瓶中(zhong)進行。然后搖動樣(yang)品(pin)，直到達(da)到平衡。然而，作者(zhe)很少提供(gong)樣(yang)品(pin)混(hun)合的條件。混(hun)合對吸(xi)附(fu)的影響通常被忽視。只有少數(shu)研究過吸(xi)附(fu)和(he)混(hun)合速(su)度的影響。然而，據我們所知，不同混(hun)合技術對吸(xi)附(fu)的影響尚未被研究。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)有機污染物吸(xi)(xi)附(fu)(fu)動力學和吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)力的(de)(de)(de)不同攪(jiao)拌(ban)技術及其影響。通過氣泡將樣品與(yu)實驗室搖(yao)動器、機械(槳式)攪(jiao)拌(ban)器和磁性(xing)攪(jiao)拌(ban)器混合。還檢(jian)查了(le)攪(jiao)拌(ban)速度(du)的(de)(de)(de)影響。4-氯(lv)酚(4-氯(lv)酚)-CP)作為目(mu)標污染物，它(ta)對水(shui)生生物、植物和人類有毒，在(zai)(zai)飲用水(shui)中很(hen)常見(jian)。另(ling)外，對活(huo)(huo)性(xing)炭上(shang)4-氯(lv)苯酚的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)也有很(hen)好的(de)(de)(de)描述。介紹了(le)4-氯(lv)酚吸(xi)(xi)附(fu)(fu)在(zai)(zai)各種改性(xing)和未(wei)改性(xing)活(huo)(huo)性(xing)炭上(shang)，以及4-氯(lv)酚吸(xi)(xi)附(fu)(fu)在(zai)(zai)影響活(huo)(huo)性(xing)炭上(shang)-CP其他吸(xi)(xi)附(fu)(fu)因素的(de)(de)(de)影響，包括離子強度(du)和pH 。

　　所需的實驗材料和儀器

　　4-氯酚、活(huo)(huo)性(xing)炭、鹽酸、氫氟酸和(he)HPLC級乙(yi)腈。顆粒活(huo)(huo)性(xing)炭作為吸(xi)附劑(ji)，使用前使用活(huo)(huo)性(xing)炭HCl和(he)HF預(yu)處理濃酸除灰，用去(qu)離(li)子水(shui)沖(chong)洗幾次。然(ran)后130吸(xi)附劑(ji)℃烘(hong)箱(xiang)(xiang)干燥至(zhi)恒重，并在烘(hong)箱(xiang)(xiang)中(zhong)進一步研究。活(huo)(huo)性(xing)炭表面積(ji)(S BET)根據(ju)氮低(di)溫吸(xi)附-解吸(xi)等(deng)溫線確定。在吸(xi)附研究中(zhong)，通過空氣、氮氣、實驗(yan)室搖床、機械攪拌器和(he)磁攪拌器分別測試(shi)活(huo)(huo)性(xing)炭樣品。

　　吸附實驗

　　吸附(fu)實(shi)驗(yan)包含(han)0.05μL4-CP溶液和0.025g在活性(xing)炭(tan)錐(zhui)形瓶(或(huo)圓底燒(shao)瓶)中進行(xing)動力學研究(jiu)。℃下進行(xing)初(chu)始4-CP濃(nong)度為1.0mmol L -1.色譜測量(liang)4-CP的濃(nong)度。

　　分析方法

　　4-CP的(de)濃度(du)通過(guo)使(shi)用UV測(ce)量高效液相色(se)譜(pu)(pu)。2.使(shi)用色(se)譜(pu)(pu)分析(xi).0×150mm，3μm柱進(jin)行(xing)。色(se)譜(pu)(pu)條(tiao)件(jian)如(ru)下(xia)：流動相 - 乙腈/水(shui)乙酸(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流速(su)0.25mL min -1 ; 和(he)分析(xi)波長281nm。所有實驗(yan)(yan)在相同條(tiao)件(jian)下(xia)一式三(san)份進(jin)行(xing)，平(ping)均值用于進(jin)一步計算。使(shi)用t檢驗(yan)(yan)和(he)/或ANOVA和(he)Tukey檢驗(yan)(yan)分析(xi)獲得的(de)數據。用*低顯(xian)著(zhu)性差(cha)異(yi)檢查任何一對治療方(fang)法(fa)之間(jian)的(de)差(cha)異(yi)，顯(xian)著(zhu)性水(shui)平(ping)為0.05。

　　混合技術的影響

　　研(yan)究混(hun)合(he)(he)技(ji)術4-CP實(shi)驗室(shi)(shi)搖(yao)動(dong)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)(he)磁力(li)(li)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)用(yong)于吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)附(fu)(fu)(fu)劑和(he)(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)錐形瓶。結果(guo)如(ru)圖1所(suo)示(shi) 。實(shi)驗室(shi)(shi)搖(yao)床、機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)(ji)和(he)(he)(he)磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)(ji)的(de)偽二次速率(lv)常數分別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)(zai)統(tong)計(ji)學(xue)(xue)上，機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)(he)磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)之間(jian)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)速度差異(yi)并不明顯(p = 0.34)。在(zai)(zai)這兩種(zhong)情況下，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)比(bi)使(shi)用(yong)實(shi)驗室(shi)(shi)搖(yao)床更快。實(shi)驗室(shi)(shi)搖(yao)床與機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、實(shi)驗室(shi)(shi)搖(yao)床與磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)差異(yi)具有(you)(you)統(tong)計(ji)顯著性(xing)(q e)觀察到相同的(de)相關(guan)性(xing)，如(ru)下：1.359(實(shi)驗室(shi)(shi)搖(yao)床).442和(he)(he)(he)1.430(磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi))mmol·g -1。所(suo)有(you)(you)這些結果(guo)表明，混(hun)合(he)(he)技(ji)術在(zai)(zai)動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)平衡中起著重要作用(yong)。比(bi)實(shi)驗室(shi)(shi)振蕩器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)更好地觀察到機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)(he)磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)結果(guo)。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)速率(lv)和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量的(de)增加(jia)是攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)棒或攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)槳與活(huo)性(xing)炭物理接(jie)觸的(de)結果(guo)。因此，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)材料的(de)尺寸(cun)減小，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)位點更容易(yi)接(jie)近(jin)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分子吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)活(huo)性(xing)炭粒徑(jing)的(de)增加(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研究了混(hun)合(he)速度(du)對(dui)水溶液對(dui)4-氯(lv)酚吸附的(de)影響。吸附劑(ji)量，初始4-CP濃度(du)和溫度(du)保(bao)持(chi)恒定。1000年(nian)使用機械攪拌器和磁性攪拌器rpm至500rpm研究速度(du)。4.攪拌速率(lv)-CP吸附影響見圖2和表1。

　　可(ke)以看出(chu)，吸(xi)(xi)附(fu)速(su)(su)率受攪(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)很大(da) - 隨著(zhu)攪(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，吸(xi)(xi)附(fu)率顯(xian)著(zhu)提高。攪(jiao)拌(ban)速(su)(su)率從(cong)1000開(kai)始rpm增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)500rpm，k 2值分(fen)別從(cong)0.577增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1.264g mmol -1 h -1(機械攪(jiao)拌(ban)機)和(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪(jiao)拌(ban)器(qi))。在(zai)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)攪(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)下，機械攪(jiao)拌(ban)器(qi)和(he)磁(ci)攪(jiao)拌(ban)器(qi)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)差異沒有統計(ji)意義(p > 0.05)。4-CP由于湍流液體擴(kuo)散到(dao)活性(xing)炭(tan)顆粒(li)周圍的(de)(de)(de)(de)液體邊(bian)界層擴(kuo)散到(dao)活性(xing)炭(tan)顆粒(li)周圍的(de)(de)(de)(de)液體邊(bian)界層的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)率變高。隨著(zhu)攪(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)顆粒(li)的(de)(de)(de)(de)破碎程(cheng)度(du)可(ke)能會進一步增(zeng)強。在(zai)這些(xie)研究中，試(shi)驗(yan)前和(he)試(shi)驗(yan)后的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)顆粒(li)大(da)小尚未確定，但在(zai)4歲-CP有證據可(ke)以檢查吸(xi)(xi)附(fu)動力學活性(xing)炭(tan)小的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。還描述了活性(xing)白土在(zai)堿性(xing)染料吸(xi)(xi)附(fu)上的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)[ 6 ]以及(ji)乙酸，吡蟲啉和(he)4-氯苯酚在(zai)活性(xing)炭(tan)上。

　　表(biao)1中的(de)(de)數據(ju) 也(ye)說明攪(jiao)(jiao)拌(ban)速率不僅影響(xiang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)動力學，還影響(xiang)4-CP去除水中的(de)(de)效率。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)從(cong)(cong)1.385增加到(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)機)和(he)從(cong)(cong)1.391增加到(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器)從(cong)(cong)100增加到(dao)(dao)500rpm。觀察到(dao)(dao)從(cong)(cong)20.06 4-CP吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)增加至(zhi)23.04毫克-1攪(jiao)(jiao)拌(ban)速度從(cong)(cong)300到(dao)(dao)600轉。然而，一(yi)(yi)些作者報告(gao)說，只有(you)(you)一(yi)(yi)定的(de)(de)限度才能提高攪(jiao)(jiao)拌(ban)速度，超過這(zhe)種吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)沒有(you)(you)顯著增加吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)增加。在某些情況(kuang)下(xia)，觀察到(dao)(dao)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)在更(geng)高混合速率較高。正(zheng)如作者所(suo)提出的(de)(de)，這(zhe)是(shi)因為吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分子和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑顆粒(li)的(de)(de)動能在非常(chang)高的(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速度下(xia)增加到(dao)(dao)足(zu)以相互碰撞，導致分離(li)松散的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分子。

　　本(ben)文闡述了(le)(le)不(bu)同攪拌技術對(dui)顆(ke)粒活性炭吸(xi)附(fu)4-氯酚的影響(xiang)。研究(jiu)了(le)(le)燒瓶類(lei)型的影響(xiang)，包(bao)括實(shi)驗(yan)室搖床、機械攪拌機、磁(ci)性攪拌機和混(hun)合氣(qi)泡（空(kong)氣(qi)或氮(dan)氣(qi)）的攪拌機類(lei)型。它還測試了(le)(le)混(hun)合速度(du)對(dui)活性炭上4-氯酚吸(xi)附(fu)的影響(xiang)。