活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與傳統活性(xing)(xing)(xing)炭相比(bi)，活性(xing)(xing)(xing)炭納(na)米材料具有(you)較(jiao)高的(de)(de)表面體積比(bi)，吸引了(le)環境污染(ran)物和(he)有(you)害金屬(shu)的(de)(de)注意。但(dan)由于酸(suan)(suan)性(xing)(xing)(xing)表面官(guan)能團(tuan)，碳(tan)納(na)米管和(he)石墨烯對從(cong)水(shui)中去除(chu)氧代陰離子(zi)無效(xiao)。在這(zhe)里，我(wo)們展示了(le)去離子(zi)水(shui)溶液中對砷酸(suan)(suan)鹽和(he)硒(xi)酸(suan)(suan)鹽的(de)(de)良好吸附。納(na)米活性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)關(guan)鍵(jian)特點是去除(chu)金屬(shu)氧化物納(na)米顆粒的(de)(de)微(wei)孔和(he)堿性(xing)(xing)(xing)表面基團(tuan)的(de)(de)存在。與商業活性(xing)(xing)(xing)炭相比(bi)，納(na)米活性(xing)(xing)(xing)炭在運河和(he)井水(shui)中具有(you)優異的(de)(de)砷酸(suan)(suan)鹽去除(chu)和(he)微(wei)堿性(xing)(xing)(xing)pH。

　　隨(sui)著活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)納(na)(na)米技術的(de)(de)發(fa)展(zhan)，人們(men)一(yi)直(zhi)在開發(fa)利用(yong)這些(xie)納(na)(na)米活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)材(cai)(cai)料進行水處理的(de)(de)高表面體積比。*近證明(ming)了活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和石墨烯(xi)基吸附(fu)劑用(yong)于去除汞、砷、鉻和硒等金屬的(de)(de)吸附(fu)作用(yong)。與(yu)碳(tan)納(na)(na)米管和石墨烯(xi)不同(tong)，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)納(na)(na)米結(jie)構具有良好的(de)(de)生物相容(rong)性(xing)(xing)。因此，納(na)(na)米活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)可能(neng)是環境修復(fu)應用(yong)的(de)(de)有希望(wang)材(cai)(cai)料，如從水中去除有害金屬。

　　球形納米(mi)活(huo)性(xing)炭材(cai)料

　　在前溶液中加(jia)入金(jin)(jin)屬(shu)鹽，加(jia)熱分解(jie)，形成金(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)物納(na)米(mi)顆粒，作為碳水化(hua)合物源(yuan)碳化(hua)的(de)成核(he)點。合成蝕刻去(qu)除金(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)物納(na)米(mi)顆粒，留下高多孔活性(xing)(xing)炭(tan)(圖1A)。活性(xing)(xing)炭(tan)中金(jin)(jin)屬(shu)氧化(hua)物納(na)米(mi)顆粒的(de)尺寸可(ke)以通過調(diao)整前體的(de)比(bi)例來控制(zhi)，從而控制(zhi)孔徑。因(yin)此，該(gai)合成方(fang)法可(ke)用于(yu)吸附金(jin)(jin)，活性(xing)(xing)炭(tan)材料的(de)起(qi)源(yuan)和物理化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質（如表面(mian)積(ji)、微孔）差異很大，隔離沉積(ji)物PBDEs對效果了解(jie)較少。

　　根據不(bu)同的(de)(de)(de)原料、燃(ran)燒方法(fa)和廣泛的(de)(de)(de)可用(yong)性(xing)和應用(yong)，選擇活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)、木炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)和生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)三種(zhong)不(bu)同的(de)(de)(de)材料。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。木炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)來源于4000木質素材料°C下的(de)(de)(de)燃(ran)燒。原料為4000生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)樣品℃由不(bu)完全燃(ran)燒引起(qi)的(de)(de)(de)。將所(suo)有活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)材料研磨成100目(0.149mm使用(yong)前在室溫下儲存孔(kong)徑)。以上分(fen)析了活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)材料OC含(han)量。使用(yong)表面積分(fen)析儀BET氮等溫線測定比表面積(SSA)和微孔(kong)率。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)、生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)、木炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)。

　　為了比較活(huo)性炭(tan)(tan)材料降低(di)沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)中不(bu)含多溴(xiu)二苯醚的(de)C的(de)有效(xiao)性，在用于纖(xian)維(wei)暴露之前，用活(huo)性炭(tan)(tan)，木(mu)炭(tan)(tan)或生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)對JL和(he)SD修正了沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)。在沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)物(wu)(wu)中加入1000μg/ kg每種多溴(xiu)二苯醚同源(yuan)物(wu)(wu)，如(ru)上述平衡7天，然后在0(未修正對照)，0.5，1.0，1.5，3.0和(he)6.與(yu)活(huo)性炭(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)或生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)混合。基于沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)干重的(de)%。120年活(huo)性炭(tan)(tan)修正沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)rpm產(chan)生下混合7天PBDE污染沉(chen)(chen)(chen)積(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)樣(yang)品。等份的(de)修正沉(chen)(chen)(chen)淀(dian)物(wu)(wu)(1).0g，干重)，一片(pian)1cm PDMS纖(xian)維(wei)和(he)1.5mL水置于20mL用玻璃瓶(ping)測量C 自由度(du)如(ru)上所述PBDEs。7天后，回(hui)收PDMS纖(xian)維(wei)，提取和(he)分析。

　　活性炭(tan)沉積在混合條件(jian)下PDMS纖維吸收動力學。

　　多(duo)溴聯苯(ben)醚中活性炭類型(xing)的差異

　　通過(guo)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸附或隔離平衡PBDEs反映(ying)了它們PDMS纖維(C PDMS)檢測(ce)到的(de)(de)水平變(bian)化。在JL在沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)(wu)中，隨(sui)著(zhu)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)修正，C PDMS顯著(zhu)下(xia)降(jiang)(jiang)，并且活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)類型之間的(de)(de)減少不同(圖2)。例如，當生物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)用于0時.5%修正JL沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)(wu)時，C PDMS30水平降(jiang)(jiang)低(di)到未沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)(wu)中.0-67.8%。木(mu)炭(tan)(tan)(tan)(29.7-63.5%的(de)(de)效果與(yu)生物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)相(xiang)似(圖2)。相(xiang)比之下(xia)，活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)修正沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)(wu)C PDMS下(xia)降(jiang)(jiang)幅度較大(da)(圖2)。例如，在0中.5%活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)JL對于不同的(de)(de)同源物(wu)(wu)(wu)，C PDMS降(jiang)(jiang)至未改進處(chu)理水平1.8-8.1%。平均而言，添(tian)加(jia)1.0%的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)導致所選活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)BDE同系物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)C PDMS將1降(jiang)(jiang)低(di)到對照(zhao)水平.7-5.9%表明活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)在沉(chen)(chen)積物(wu)(wu)(wu)中螯合PBDEs能力遠高于其他黑碳材料。

　　沉積在水中(zhong)PDMS纖維(wei)上(shang)的BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和(he)154(F)不同類型活(huo)性炭的濃度(du)隔離效(xiao)果(guo)。

　　本研究(jiu)開發了(le)一(yi)種測量沉積物(wu)中(zhong)不(bu)(bu)含多(duo)溴(xiu)(xiu)二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)方法C，該方法進一(yi)步(bu)用(yong)于比較不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)材(cai)料(liao)C free密封多(duo)溴(xiu)(xiu)聯苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)效率。研究(jiu)結果(guo)表明，雖然不(bu)(bu)含多(duo)溴(xiu)(xiu)二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)C通過活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)修正減少(shao)，但不(bu)(bu)同類型的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)之(zhi)間存在(zai)很(hen)大差異，活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)比生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)更有效。此(ci)外，由于微孔分布不(bu)(bu)同，活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)優先隔(ge)離低溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)BDE，生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)表現出高溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)選擇(ze)性(xing)(xing)(xing)吸附(fu)。減少(shao)C.同一(yi)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)修正案的(de)(de)(de)沉積物(wu)之(zhi)間的(de)(de)(de)免費差異很(hen)大，而(er)且更高OC含量似乎(hu)抑制了(le)炭(tan)(tan)(tan)黑的(de)(de)(de)作用(yong)。另一(yi)方面，由于天然有機(ji)物(wu)或膠體可能競爭吸附(fu)位(wei)點或阻(zu)塞微孔，活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)隔(ge)離能力可能會因老化(hua)(hua)效應(ying)而(er)發生(sheng)變化(hua)(hua)。因此(ci)，在(zai)應(ying)用(yong)于污(wu)染沉積物(wu)原(yuan)位(wei)修復之(zhi)前，需(xu)要(yao)進一(yi)步(bu)了(le)解活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)多(duo)溴(xiu)(xiu)二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)等老化(hua)(hua)情況HOCs對活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)類型的(de)(de)(de)隔(ge)離和依賴。