鈣離子和(he)pH對活性炭吸附的影響

　　鈣離子和pH活性炭廣(guang)泛應(ying)用(yong)于地下(xia)水過(guo)(guo)濾(lv)和廢水處(chu)理(li)，因(yin)為(wei)它具有高表面積和多孔結構(gou)，可(ke)以物(wu)理(li)吸附(fu)各種污(wu)(wu)染物(wu)，特別是(shi)揮發(fa)性(xing)(xing)有機(ji)化(hua)合物(wu)(VOC)相互作用(yong)。目前(qian)，活性(xing)(xing)炭(tan)已(yi)被用(yong)作一系列滲透(tou)性(xing)(xing)反應(ying)性(xing)(xing)墻(PRB)有機(ji)污(wu)(wu)染物(wu)的(de)吸附(fu)劑，特別是(shi)氯化(hua)有機(ji)化(hua)合物(wu)污(wu)(wu)染的(de)地下(xia)水。為(wei)了更(geng)好地利用(yong)活性(xing)(xing)炭(tan)，研究(jiu)了不同(tong)設計的(de)含活性(xing)(xing)炭(tan)PRB應(ying)用(yong)于地下(xia)水處(chu)理(li)。PRB污(wu)(wu)染物(wu)通過(guo)(guo)地下(xia)水流被動接觸(chu)屏障中(zhong)的(de)活性(xing)(xing)炭(tan)，從而吸附(fu)和過(guo)(guo)濾(lv)污(wu)(wu)染物(wu)。

　　地下水(shui)的主要污染物是(shi)(shi)TCE，本研究(jiu)是(shi)(shi)利用活性炭(tan)滲透反應(ying)墻處理地下水(shui)。通過(guo)我們(men)的一(yi)系(xi)列(lie)研究(jiu)方法，我們(men)了解了地下水(shui)Hp鈣離子對活性炭(tan)吸附和(he)再(zai)生(sheng)過(guo)程的影響。對以(yi)后的廢水(shui)處理有數據支持。

　　實驗方法

　　所有(you)(you)實驗均采用分批(pi)模式和環境室溫下的(de)非緩(huan)沖溶(rong)液(ye)進行(xing)。樣品(pin)的(de)初始pH用H2 SO4和NaOH調(diao)節。所有(you)(you)實驗均為(wei)2個帶(dai)有(you)(you)聚四(si)氟(fu)乙(yi)烯涂層的(de)塞子和磁(ci)攪(jiao)拌裝置L在(zai)錐形燒瓶中進行(xing)。混(hun)合速率(lv)可調(diao)(150rpm)磁(ci)攪(jiao)拌器(qi)攪(jiao)拌反(fan)(fan)應液(ye)。包括對(dui)照(zhao)在(zai)內(nei)的(de)實驗一式三(san)(san)份。抗(kang)壞血酸用于(yu)終(zhong)止自(zi)由基反(fan)(fan)應。.在(zai)實驗中選擇(ze)三(san)(san)次吸(xi)附，因為(wei)三(san)(san)次吸(xi)附不(bu)僅實現了高(gao)吸(xi)附TCE去除效(xiao)率(lv)，足夠TCE可吸(xi)附在(zai)活性炭中。

　　一、pH對活性炭(tan)吸附/再(zai)生過(guo)程的影(ying)響(xiang)。

　　為了研究pH動力學試驗(yan)對活性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)過(guo)程的影響。吸(xi)(xi)附(fu)實驗(yan)在2L TCE溶液(30mg L-1)和1g同(tong)時在活性(xing)炭(tan)中進行初(chu)始活性(xing)炭(tan)pH調(diao)整到3，7和9從(cong)5mL分析反應溶液樣品(pin)TCE濃度。在含有1mL抗(kang)壞(huai)血酸(suan)(0.1mol L-1)的10mL硼硅酸(suan)鹽小瓶混(hun)合10、30、60、120、180、240、360、480、720和1440分鐘(zhong)。

　　在活性炭(tan)再生過程中，首先(xian)進行(xing)吸附(fu)和溶液pH固定(ding)在7，選(xuan)擇反應時(shi)間12小時(shi)(根據吸附(fu)平衡時(shi)的動(dong)力學試驗結果)。為了幫(bang)助活性炭(tan)飽(bao)和炭(tan)飽(bao)和（未完全飽(bao)和），然后冷凍(dong)干(gan)燥飽(bao)和活性炭(tan)，幫(bang)助再生。基于吸附(fu)的TCE量，溶液pH分(fen)別調整(zheng)到3、7、9。吸附(fu)/再生循環(huan)重復3次(ci)。在反應過程中進行(xing)分(fen)析TCE，HO氯化物濃度。

　　二(er)、鈣離子對活性(xing)炭(tan)吸附/再生過程的影響。

　　研究(jiu)鈣(gai)離子對(dui)活(huo)性炭(tan)吸附(fu)過程的(de)影(ying)響pH動力學(xue)測試7下。吸附(fu)實驗在2L TCE溶液(30mg L-1)和1g活(huo)性炭(tan)中進行。將鈣(gai)離子濃度(du)調整到(dao)0.01,0.05和0.1mol L-1。取5mL反應溶液的(de)等(deng)分(fen)試樣并在含有1mL抗壞血酸(suan)(0.1mol L-1)的(de)10mL硼硅(gui)酸(suan)鹽(yan)小瓶合并10、30、60、120、180、240、360、480、720。和1440分(fen)鐘(zhong)。分(fen)析TCE濃度(du)。

　　對(dui)于活(huo)性(xing)炭的(de)(de)(de)再(zai)生過程，首(shou)先吸(xi)附(fu)(fu)溶(rong)液(ye)pH固定(ding)在(zai)7，選擇12小時的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)時間。為(wei)了幫助(zhu)活(huo)性(xing)炭飽和炭飽和（未完全飽和），然后冷凍干燥飽和活(huo)性(xing)炭，幫助(zhu)再(zai)生。根(gen)據吸(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)TCE將(jiang)溶(rong)液(ye)中的(de)(de)(de)鈣離(li)子濃度(du)調(diao)整到(dao)0.01,0.05和0.1 mol L-吸(xi)附(fu)(fu)/再(zai)生循環重復(fu)3次。在(zai)反(fan)應(ying)過程中進行分析TCE，HO氯(lv)化物濃度(du)。

　　pH對活性炭吸(xi)附(fu)/再(zai)生(sheng)過程(cheng)的影響

　　pH活性(xing)炭(tan)表面(mian)電荷(he)的變化(hua)(hua)會影(ying)響吸附(fu)性(xing)能。如圖1所示(shi)，吸附(fu)/再生(sheng)(sheng)循(xun)環，不(bu)同(tong)pH三(san)次(ci)。圖1左Y軸在(zai)(zai)(zai)吸附(fu)/再生(sheng)(sheng)循(xun)環期(qi)間(jian)(jian)(jian)表示(shi)吸附(fu)或氧(yang)化(hua)(hua)TCE圖1右Y軸表示(shi)吸附(fu)/再生(sheng)(sheng)循(xun)環期(qi)間(jian)(jian)(jian)TCE再生(sheng)(sheng)效(xiao)率(lv)。在(zai)(zai)(zai)再生(sheng)(sheng)期(qi)間(jian)(jian)(jian)TCE*終被(bei)氧(yang)化(hua)(hua)成氯化(hua)(hua)物(wu)(1)mol TCE*終產生(sheng)(sheng)3mol氯化(hua)(hua)物(wu))，這意(yi)味著(zhu)氯化(hua)(hua)物(wu)可以代表TCE的氧(yang)化(hua)(hua)量。除3氧(yang)化(hua)(hua)產生(sheng)(sheng)的氯化(hua)(hua)物(wu)外TCE量。在(zai)(zai)(zai)**次(ci)再生(sheng)(sheng)循(xun)環中(zhong)，3、7和9之間(jian)(jian)(jian)存在(zai)(zai)(zai)差(cha)異pH條件下，30.22%，29.29%和33.98%的TCE礦化(hua)(hua)成氯化(hua)(hua)物(wu)(圖1)。然而，在(zai)(zai)(zai)第二次(ci)和第三(san)次(ci)再生(sheng)(sheng)周期(qi)中(zhong)，當pH3時，活性(xing)炭(tan)的再生(sheng)(sheng)效(xiao)率(lv)降至(zhi)26.75%和21.87%。由(you)于pH值為(wei)7和9時TCE當吸附(fu)減少(圖1)時pH9點，活性(xing)炭(tan)的再生(sheng)(sheng)效(xiao)率(lv)提高到42點.52%和44.01%，降至(zhi)17.04%，然后在(zai)(zai)(zai)pH7點到30.41%。

　　pH對活性炭吸附/再生過(guo)程的影響(xiang)。

　　鈣離子對活性炭吸附(fu)/再生過程的(de)影響(xiang)

　　由于其在化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)形(xing)式中的溶解度相對較低，地(di)下水中的鈣離子容易沉淀(dian)和復合(he)(he)。人(ren)們普遍認為，pH活(huo)性(xing)炭上(shang)無帶(dai)電(dian)有機(ji)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)的吸(xi)(xi)附(fu)帶(dai)電(dian)有機(ji)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)的吸(xi)(xi)附(fu)。然(ran)而，鈣離子的存在會影(ying)(ying)響溶液中活(huo)性(xing)炭的吸(xi)(xi)附(fu)能力(li)和鐵的氧化(hua)(hua)能力(li)。CaSO 4和CaCO 3容易沉淀(dian)在地(di)下水中，顯然(ran)會影(ying)(ying)響活(huo)性(xing)炭的吸(xi)(xi)附(fu)能力(li)。

　　如所示，進(jin)行了兩次吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)/再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)循(xun)環(huan)。鈣(gai)離(li)子(zi)(zi)存在于**次吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)/再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)循(xun)環(huan)中，TCE去(qu)除顯(xian)著減少(shao)。顯(xian)然，即(ji)使活性炭(tan)在第二次吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)/再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)循(xun)環(huan)中再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)，在鈣(gai)離(li)子(zi)(zi)條(tiao)件下(xia)也很難去(qu)除TCE。這說明鈣(gai)離(li)子(zi)(zi)不僅在活性炭(tan)的吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)力上，而且在其(qi)(qi)再(zai)(zai)生(sheng)(sheng)過程中起著重要作用。原(yuan)因可能(neng)是鈣(gai)離(li)子(zi)(zi)與其(qi)(qi)他離(li)子(zi)(zi)的結合，容(rong)易(yi)沉(chen)淀在活性炭(tan)表(biao)面，影(ying)響(xiang)其(qi)(qi)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)力，導致第二循(xun)環(huan)TCE減少(shao)去(qu)除。

　　鈣離子濃度不同(tong)TCE去除。

　　一般來(lai)說(shuo)，即(ji)(ji)使在低濃度下，鈣(gai)離子(zi)對活性炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)能力和再(zai)生(sheng)的影響也很明顯(xian)。根據實驗結(jie)果，可以得出結(jie)論，活性炭(tan)滲透反應(ying)墻(qiang)是一種有價值的地下水處理(li)方法。由于一些環境因素影響活性炭(tan)的吸(xi)(xi)附(fu)效果，需要改(gai)進，但具有立即(ji)(ji)去除有機污(wu)染物的優點，然(ran)后在吸(xi)(xi)附(fu)/再(zai)生(sheng)過程(cheng)中可持續使用。