攪拌技術(shu)對(dui)活性(xing)炭吸附的影響(xiang)

　　活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)過程是去(qu)除(chu)水中有(you)(you)機(ji)污(wu)染物*有(you)(you)效的(de)方法之一。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)設計(ji)相對靈活(huo)簡單，成本低(di)，操作(zuo)再(zai)生(sheng)方便，無(wu)或低(di)代有(you)(you)毒(du)物質(zhi)(zhi)。由(you)于(yu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有(you)(you)較高(gao)的(de)表面(mian)積、孔體(ti)積和孔徑分(fen)布，是目前(qian)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)效率*高(gao)的(de)有(you)(you)機(ji)污(wu)染物吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)有(you)(you)機(ji)化(hua)合物吸(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)有(you)(you)效性(xing)(xing)取決于(yu)其(qi)孔隙結構和表面(mian)化(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)、物理化(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)（分(fen)子(zi)量、溶(rong)解度、極性(xing)(xing)、官能組類型）、溶(rong)液(ye)化(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)（離子(zi)強度、pH值)和溫(wen)度。這些因素對不同(tong)有(you)(you)機(ji)污(wu)染物的(de)動力學和吸(xi)附(fu)(fu)(fu)平衡有(you)(you)不同(tong)的(de)影(ying)響(xiang)。

　　吸附試驗通常在(zai)含(han)有固定體積吸附溶液（初(chu)始濃度(du)不同(tong)）和(he)已知(zhi)質(zhi)量(liang)吸附劑的錐形瓶(ping)中進行。然后(hou)搖動樣品，直到(dao)達(da)到(dao)平衡。然而，作者(zhe)很(hen)少提供樣品混(hun)(hun)合(he)的條件。混(hun)(hun)合(he)對(dui)吸附的影(ying)響(xiang)通常被忽視。只有少數研究過(guo)吸附和(he)混(hun)(hun)合(he)速度(du)的影(ying)響(xiang)。然而，據我們所知(zhi)，不同(tong)混(hun)(hun)合(he)技術對(dui)吸附的影(ying)響(xiang)尚未被研究。

　　本內容的目的是對活性炭上有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)吸(xi)附(fu)(fu)動(dong)(dong)力(li)學(xue)和吸(xi)附(fu)(fu)能力(li)的(de)不同攪拌技術及其影響。通過氣泡(pao)將樣(yang)品與(yu)實驗(yan)室搖動(dong)(dong)器、機(ji)械(槳(jiang)式)攪拌器和磁性(xing)(xing)攪拌器混合(he)。還檢查(cha)了攪拌速度(du)的(de)影響。4-氯酚(fen)(4-氯酚(fen))-CP)作(zuo)為目標(biao)污(wu)染物(wu)(wu)，它(ta)對(dui)水(shui)生生物(wu)(wu)、植物(wu)(wu)和人類有(you)毒，在飲用水(shui)中(zhong)很(hen)常見。另(ling)外，對(dui)活性(xing)(xing)炭上4-氯苯酚(fen)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)也有(you)很(hen)好的(de)描述。介紹了4-氯酚(fen)吸(xi)附(fu)(fu)在各種改性(xing)(xing)和未改性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭上，以及4-氯酚(fen)吸(xi)附(fu)(fu)在影響活性(xing)(xing)炭上-CP其他吸(xi)附(fu)(fu)因素的(de)影響，包(bao)括離子強度(du)和pH 。

　　所需的實驗材料和(he)儀器

　　4-氯酚、活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)、鹽(yan)酸(suan)(suan)、氫氟酸(suan)(suan)和(he)HPLC級乙腈。顆粒(li)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)作為吸(xi)附(fu)劑，使用前(qian)使用活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)HCl和(he)HF預(yu)處理濃酸(suan)(suan)除灰(hui)，用去離子水沖(chong)洗幾次。然(ran)后130吸(xi)附(fu)劑℃烘(hong)箱干燥至恒重，并在烘(hong)箱中(zhong)進一步(bu)研究。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表面(mian)積(S BET)根據氮(dan)低(di)溫吸(xi)附(fu)-解(jie)吸(xi)等(deng)溫線確定。在吸(xi)附(fu)研究中(zhong)，通過空氣(qi)、氮(dan)氣(qi)、實驗室(shi)搖床、機械(xie)攪拌器和(he)磁(ci)攪拌器分別測試活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品。

　　吸附實驗

　　吸附實驗包含0.05μL4-CP溶(rong)液(ye)和0.025g在活(huo)性炭(tan)錐形(xing)瓶(ping)(或圓底燒瓶(ping))中進行動(dong)力學研(yan)究(jiu)。℃下(xia)進行初始4-CP濃度(du)為1.0mmol L -1.色(se)譜測(ce)量4-CP的(de)濃度(du)。

　　分析方法

　　4-CP的濃度(du)通過(guo)使(shi)用(yong)UV測量高效液相色(se)譜(pu)。2.使(shi)用(yong)色(se)譜(pu)分析.0×150mm，3μm柱進行(xing)。色(se)譜(pu)條件如下：流動相 - 乙(yi)腈/水(shui)乙(yi)酸(50/50，v / v)調(diao)節(jie)至pH 3.0; 流速0.25mL min -1 ; 和分析波長281nm。所有(you)實驗在相同條件下一式三(san)份(fen)進行(xing)，平均值用(yong)于進一步計(ji)算(suan)。使(shi)用(yong)t檢(jian)驗和/或ANOVA和Tukey檢(jian)驗分析獲(huo)得(de)的數據。用(yong)*低顯(xian)著性差異(yi)檢(jian)查任何一對治療(liao)方法之(zhi)間的差異(yi)，顯(xian)著性水(shui)平為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混合技術4-CP實(shi)驗室(shi)(shi)搖動(dong)器(qi)、機(ji)械(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)和(he)(he)磁(ci)力(li)(li)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)用于(yu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)附(fu)(fu)(fu)劑和(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)錐形瓶(ping)。結果(guo)如圖1所示 。實(shi)驗室(shi)(shi)搖床(chuang)(chuang)、機(ji)械(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)機(ji)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)機(ji)的(de)(de)偽二次速率(lv)常(chang)數分(fen)別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統(tong)計(ji)學上，機(ji)械(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)之間的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)速度差異(yi)并不明顯(xian)(p = 0.34)。在這兩種(zhong)情況下(xia)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)比(bi)使用實(shi)驗室(shi)(shi)搖床(chuang)(chuang)更(geng)(geng)快。實(shi)驗室(shi)(shi)搖床(chuang)(chuang)與機(ji)械(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)、實(shi)驗室(shi)(shi)搖床(chuang)(chuang)與磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)的(de)(de)差異(yi)具有統(tong)計(ji)顯(xian)著性(xing)(xing)(q e)觀(guan)察到相(xiang)同的(de)(de)相(xiang)關性(xing)(xing)，如下(xia)：1.359(實(shi)驗室(shi)(shi)搖床(chuang)(chuang)).442和(he)(he)1.430(磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi))mmol·g -1。所有這些結果(guo)表明，混合技術在動(dong)力(li)(li)學和(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)平(ping)衡中起著重要(yao)作用。比(bi)實(shi)驗室(shi)(shi)振蕩器(qi)更(geng)(geng)好地(di)觀(guan)察到機(ji)械(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)的(de)(de)結果(guo)。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)速率(lv)和(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量的(de)(de)增加是攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)棒或攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)槳與活性(xing)(xing)炭物理(li)接(jie)觸的(de)(de)結果(guo)。因此，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)材(cai)料的(de)(de)尺寸減小，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)位點(dian)更(geng)(geng)容(rong)易接(jie)近吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分(fen)子(zi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)動(dong)力(li)(li)學和(he)(he)活性(xing)(xing)炭粒(li)徑的(de)(de)增加。

　　攪拌速度的影響

　　研(yan)究了(le)混合(he)速度對(dui)水溶液對(dui)4-氯酚吸(xi)(xi)附的(de)影(ying)響。吸(xi)(xi)附劑量，初始4-CP濃度和溫度保(bao)持恒定(ding)。1000年(nian)使用(yong)機械攪(jiao)拌(ban)器(qi)和磁性(xing)攪(jiao)拌(ban)器(qi)rpm至500rpm研(yan)究速度。4.攪(jiao)拌(ban)速率(lv)-CP吸(xi)(xi)附影(ying)響見圖2和表1。

　　可以看出，吸(xi)(xi)附速(su)率(lv)(lv)受(shou)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)影響很大 - 隨(sui)著攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)增加，吸(xi)(xi)附率(lv)(lv)顯著提高(gao)。攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)率(lv)(lv)從1000開始rpm增加到(dao)(dao)500rpm，k 2值分別從0.577增加到(dao)(dao)1.264g mmol -1 h -1(機械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機)和(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器)。在(zai)(zai)(zai)相同的(de)(de)(de)(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)下，機械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器和(he)磁攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器之間的(de)(de)(de)(de)差異沒有(you)統計意(yi)義(p > 0.05)。4-CP由于湍流(liu)液體(ti)(ti)擴散到(dao)(dao)活性(xing)炭顆(ke)(ke)粒周圍的(de)(de)(de)(de)液體(ti)(ti)邊界層擴散到(dao)(dao)活性(xing)炭顆(ke)(ke)粒周圍的(de)(de)(de)(de)液體(ti)(ti)邊界層的(de)(de)(de)(de)速(su)率(lv)(lv)變高(gao)。隨(sui)著攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)速(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)增加，吸(xi)(xi)附劑(ji)顆(ke)(ke)粒的(de)(de)(de)(de)破碎程度(du)可能會進一步增強。在(zai)(zai)(zai)這些(xie)研究中(zhong)，試驗前和(he)試驗后的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附劑(ji)顆(ke)(ke)粒大小尚(shang)未確定，但在(zai)(zai)(zai)4歲-CP有(you)證據可以檢查吸(xi)(xi)附動力學活性(xing)炭小的(de)(de)(de)(de)影響。還描(miao)述(shu)了(le)活性(xing)白土在(zai)(zai)(zai)堿性(xing)染料(liao)吸(xi)(xi)附上的(de)(de)(de)(de)增加[ 6 ]以及乙酸，吡蟲啉和(he)4-氯(lv)苯酚(fen)在(zai)(zai)(zai)活性(xing)炭上。

　　表1中的數據 也說明(ming)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速率不僅影響吸(xi)(xi)附動力學(xue)，還(huan)影響4-CP去(qu)除水中的效(xiao)率。吸(xi)(xi)附容(rong)量從(cong)1.385增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到1.520 mmol·g -1(機械攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機)和從(cong)1.391增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器)從(cong)100增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到500rpm。觀(guan)察到從(cong)20.06 4-CP吸(xi)(xi)附容(rong)量增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度從(cong)300到600轉。然而，一些作者報告說，只有一定的限(xian)度才能(neng)提高(gao)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度，超(chao)過這種(zhong)吸(xi)(xi)附容(rong)量沒有顯(xian)著增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)吸(xi)(xi)附增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)。在(zai)某些情況(kuang)下，觀(guan)察到吸(xi)(xi)附容(rong)量在(zai)更高(gao)混(hun)合(he)速率較高(gao)。正如作者所提出的，這是因為吸(xi)(xi)附分子(zi)和吸(xi)(xi)附劑顆(ke)粒的動能(neng)在(zai)非常高(gao)的攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度下增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到足以相互碰(peng)撞，導致分離松散的吸(xi)(xi)附分子(zi)。

　　本文闡述了(le)不同攪(jiao)拌技(ji)術對顆粒活(huo)性炭(tan)吸(xi)附4-氯酚的影響(xiang)。研究了(le)燒瓶(ping)類型的影響(xiang)，包括(kuo)實(shi)驗(yan)室搖床、機(ji)械攪(jiao)拌機(ji)、磁(ci)性攪(jiao)拌機(ji)和混合氣(qi)泡（空氣(qi)或氮氣(qi)）的攪(jiao)拌機(ji)類型。它還測試了(le)混合速度對活(huo)性炭(tan)上4-氯酚吸(xi)附的影響(xiang)。