攪拌技術對活性(xing)炭吸附(fu)的影響

　　活性炭(tan)吸附(fu)(fu)(fu)過程是(shi)去除(chu)水中(zhong)有(you)(you)機(ji)污(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)*有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)(de)方法之一(yi)。吸附(fu)(fu)(fu)設計(ji)相對靈活簡單，成本(ben)低，操作再生方便，無或低代有(you)(you)毒物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)。由于活性炭(tan)具有(you)(you)較高的(de)(de)(de)表面(mian)積(ji)、孔(kong)(kong)體積(ji)和(he)孔(kong)(kong)徑(jing)分(fen)布，是(shi)目前吸附(fu)(fu)(fu)效(xiao)率*高的(de)(de)(de)有(you)(you)機(ji)污(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)吸附(fu)(fu)(fu)劑(ji)。活性炭(tan)上(shang)有(you)(you)機(ji)化合物(wu)(wu)吸附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)有(you)(you)效(xiao)性取決于其孔(kong)(kong)隙結構和(he)表面(mian)化學性質(zhi)(zhi)、物(wu)(wu)理化學性質(zhi)(zhi)（分(fen)子量、溶解(jie)度、極性、官能(neng)組類型）、溶液化學性質(zhi)(zhi)（離(li)子強度、pH值)和(he)溫度。這些因素對不同有(you)(you)機(ji)污(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)動(dong)力學和(he)吸附(fu)(fu)(fu)平衡有(you)(you)不同的(de)(de)(de)影響。

　　吸(xi)(xi)(xi)附試驗通常在含有(you)固(gu)定(ding)體積吸(xi)(xi)(xi)附溶液（初始濃度不同）和(he)已知質(zhi)量吸(xi)(xi)(xi)附劑(ji)的(de)錐形(xing)瓶中進(jin)行。然后搖(yao)動樣品，直(zhi)到達(da)到平(ping)衡。然而(er)，作者很少提供樣品混合的(de)條(tiao)件。混合對吸(xi)(xi)(xi)附的(de)影響通常被忽視(shi)。只有(you)少數研究過吸(xi)(xi)(xi)附和(he)混合速度的(de)影響。然而(er)，據(ju)我(wo)們(men)所知，不同混合技術對吸(xi)(xi)(xi)附的(de)影響尚(shang)未被研究。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)(shang)有機污(wu)染物(wu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附動力(li)學和(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附能(neng)力(li)的不同攪拌技(ji)術及其影(ying)響。通(tong)過氣(qi)泡將樣品與實驗室(shi)搖(yao)動器、機械(槳式)攪拌器和(he)(he)磁性(xing)(xing)攪拌器混合。還檢查了(le)攪拌速度的影(ying)響。4-氯(lv)酚(fen)(4-氯(lv)酚(fen))-CP)作為(wei)目標(biao)污(wu)染物(wu)，它(ta)對水生(sheng)生(sheng)物(wu)、植(zhi)物(wu)和(he)(he)人類(lei)有毒，在(zai)飲用水中很(hen)常見(jian)。另外(wai)，對活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)(shang)4-氯(lv)苯酚(fen)的吸(xi)(xi)(xi)(xi)附也有很(hen)好的描述。介紹了(le)4-氯(lv)酚(fen)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附在(zai)各種(zhong)改性(xing)(xing)和(he)(he)未改性(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)(shang)，以及4-氯(lv)酚(fen)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附在(zai)影(ying)響活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)(shang)-CP其他吸(xi)(xi)(xi)(xi)附因素(su)的影(ying)響，包括離子強度和(he)(he)pH 。

　　所需(xu)的實驗材料(liao)和儀器

　　4-氯酚(fen)、活(huo)性(xing)炭、鹽(yan)酸(suan)、氫氟酸(suan)和HPLC級乙腈(jing)。顆粒(li)活(huo)性(xing)炭作為(wei)吸附(fu)(fu)劑(ji)，使用前使用活(huo)性(xing)炭HCl和HF預處理濃酸(suan)除灰，用去離子(zi)水沖洗幾(ji)次。然后(hou)130吸附(fu)(fu)劑(ji)℃烘箱干(gan)燥至恒(heng)重，并(bing)在(zai)烘箱中進一步研(yan)究。活(huo)性(xing)炭表面積(S BET)根(gen)據氮(dan)低溫吸附(fu)(fu)-解吸等溫線確(que)定。在(zai)吸附(fu)(fu)研(yan)究中，通過(guo)空氣、氮(dan)氣、實驗室搖床、機械攪(jiao)拌(ban)器和磁攪(jiao)拌(ban)器分別測(ce)試活(huo)性(xing)炭樣品(pin)。

　　吸附實驗

　　吸附實(shi)驗包含0.05μL4-CP溶液和0.025g在活性炭錐形瓶(或圓底(di)燒瓶)中進行動力學(xue)研(yan)究。℃下進行初(chu)始(shi)4-CP濃(nong)度為(wei)1.0mmol L -1.色譜測量4-CP的濃(nong)度。

　　分析方法

　　4-CP的濃度通過使(shi)用(yong)UV測量(liang)高效(xiao)液相色譜。2.使(shi)用(yong)色譜分析(xi).0×150mm，3μm柱進行。色譜條(tiao)件如下(xia)：流動(dong)相 - 乙(yi)(yi)腈/水乙(yi)(yi)酸(suan)(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流速0.25mL min -1 ; 和分析(xi)波長281nm。所有(you)實(shi)驗在(zai)相同條(tiao)件下(xia)一(yi)式三(san)份進行，平均值用(yong)于進一(yi)步計算。使(shi)用(yong)t檢(jian)驗和/或ANOVA和Tukey檢(jian)驗分析(xi)獲得的數據。用(yong)*低顯著性差異(yi)檢(jian)查(cha)任何一(yi)對治(zhi)療方法之間的差異(yi)，顯著性水平為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究(jiu)混合技術(shu)4-CP實(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)(yao)動器(qi)(qi)、機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)(ci)(ci)力(li)(li)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)用(yong)于吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)附(fu)(fu)劑和(he)溶(rong)液攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)錐形(xing)瓶。結果(guo)如(ru)圖1所示 。實(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)、機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)機(ji)和(he)磁(ci)(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)機(ji)的(de)偽(wei)二次速(su)(su)率(lv)常(chang)數分別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)統計(ji)學(xue)上，機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)之間的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)(su)度差異并不明顯(p = 0.34)。在(zai)這兩種情況(kuang)下，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)比使用(yong)實(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)更快。實(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)與機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)、實(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)與磁(ci)(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)的(de)差異具(ju)有統計(ji)顯著性(xing)(q e)觀察(cha)到相同的(de)相關性(xing)，如(ru)下：1.359(實(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)).442和(he)1.430(磁(ci)(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi))mmol·g -1。所有這些結果(guo)表明，混合技術(shu)在(zai)動力(li)(li)學(xue)和(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)平(ping)衡中起著重要作用(yong)。比實(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)振蕩器(qi)(qi)更好地觀察(cha)到機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)磁(ci)(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)的(de)結果(guo)。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)(su)率(lv)和(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)容(rong)量的(de)增(zeng)加是攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)棒(bang)或攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)槳與活性(xing)炭物(wu)理接觸(chu)的(de)結果(guo)。因(yin)此，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)材料(liao)的(de)尺寸減小(xiao)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)位點更容(rong)易接近吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)分子吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)動力(li)(li)學(xue)和(he)活性(xing)炭粒徑(jing)的(de)增(zeng)加。

　　攪拌速度的影響

　　研究了(le)混(hun)合速(su)度(du)對水溶液對4-氯酚(fen)吸附(fu)的影(ying)響。吸附(fu)劑量(liang)，初始4-CP濃度(du)和溫度(du)保持(chi)恒定。1000年使用機械(xie)攪拌(ban)器和磁性攪拌(ban)器rpm至(zhi)500rpm研究速(su)度(du)。4.攪拌(ban)速(su)率-CP吸附(fu)影(ying)響見圖2和表1。

　　可(ke)(ke)以(yi)(yi)看出，吸(xi)附(fu)速(su)率受(shou)攪(jiao)拌速(su)度的(de)(de)影響很大 - 隨(sui)著(zhu)攪(jiao)拌速(su)度的(de)(de)增加(jia)，吸(xi)附(fu)率顯(xian)著(zhu)提(ti)高。攪(jiao)拌速(su)率從1000開(kai)始(shi)rpm增加(jia)到(dao)(dao)500rpm，k 2值分別(bie)從0.577增加(jia)到(dao)(dao)1.264g mmol -1 h -1(機械(xie)攪(jiao)拌機)和(he)(he)(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪(jiao)拌器)。在相同的(de)(de)攪(jiao)拌速(su)度下，機械(xie)攪(jiao)拌器和(he)(he)(he)磁攪(jiao)拌器之間(jian)的(de)(de)差異(yi)沒有統計意義(p > 0.05)。4-CP由于湍流液體(ti)(ti)擴散到(dao)(dao)活(huo)(huo)性(xing)炭顆粒(li)周(zhou)圍(wei)的(de)(de)液體(ti)(ti)邊(bian)界(jie)層(ceng)擴散到(dao)(dao)活(huo)(huo)性(xing)炭顆粒(li)周(zhou)圍(wei)的(de)(de)液體(ti)(ti)邊(bian)界(jie)層(ceng)的(de)(de)速(su)率變高。隨(sui)著(zhu)攪(jiao)拌速(su)度的(de)(de)增加(jia)，吸(xi)附(fu)劑顆粒(li)的(de)(de)破碎程度可(ke)(ke)能會進一步增強(qiang)。在這些研究中，試(shi)驗前和(he)(he)(he)試(shi)驗后的(de)(de)吸(xi)附(fu)劑顆粒(li)大小尚未確定，但在4歲-CP有證據可(ke)(ke)以(yi)(yi)檢查吸(xi)附(fu)動力學(xue)活(huo)(huo)性(xing)炭小的(de)(de)影響。還描述了活(huo)(huo)性(xing)白土在堿性(xing)染料吸(xi)附(fu)上(shang)的(de)(de)增加(jia)[ 6 ]以(yi)(yi)及乙酸(suan)，吡(bi)蟲啉和(he)(he)(he)4-氯苯酚在活(huo)(huo)性(xing)炭上(shang)。

　　表1中(zhong)的(de)數(shu)據 也說明攪(jiao)(jiao)拌速率不僅影響(xiang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)動力學，還(huan)影響(xiang)4-CP去除水(shui)中(zhong)的(de)效率。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)容(rong)(rong)量從1.385增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌機(ji))和(he)從1.391增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)(jiao)拌器)從100增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)500rpm。觀(guan)察(cha)(cha)到(dao)(dao)(dao)從20.06 4-CP吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)容(rong)(rong)量增(zeng)加(jia)(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)(jiao)拌速度(du)從300到(dao)(dao)(dao)600轉。然而，一(yi)些(xie)作者(zhe)報告說，只有一(yi)定的(de)限度(du)才能(neng)提高攪(jiao)(jiao)拌速度(du)，超(chao)過這種(zhong)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)容(rong)(rong)量沒有顯(xian)著增(zeng)加(jia)(jia)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)增(zeng)加(jia)(jia)。在某(mou)些(xie)情況下(xia)(xia)，觀(guan)察(cha)(cha)到(dao)(dao)(dao)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)容(rong)(rong)量在更(geng)高混合速率較高。正如作者(zhe)所提出的(de)，這是(shi)因(yin)為吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)分(fen)子和(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)劑顆粒的(de)動能(neng)在非(fei)常高的(de)攪(jiao)(jiao)拌速度(du)下(xia)(xia)增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)足以相互碰(peng)撞(zhuang)，導致(zhi)分(fen)離松散的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)分(fen)子。

　　本文闡(chan)述了(le)不同攪拌技術對(dui)(dui)顆粒活性炭吸附4-氯(lv)酚的影(ying)響(xiang)。研究了(le)燒(shao)瓶類型的影(ying)響(xiang)，包括(kuo)實驗室搖床、機(ji)(ji)械攪拌機(ji)(ji)、磁性攪拌機(ji)(ji)和(he)混合氣泡(pao)（空氣或氮(dan)氣）的攪拌機(ji)(ji)類型。它還測試了(le)混合速度(du)對(dui)(dui)活性炭上4-氯(lv)酚吸附的影(ying)響(xiang)。