活性炭從液體中吸附汞

　　汞(gong)是(shi)環境中*有(you)毒(du)的(de)(de)(de)金(jin)屬之一(yi)。活性炭吸(xi)附(fu)(fu)技術(shu)已經存(cun)在于(yu)汞(gong)減排技術(shu)中。活性炭是(shi)一(yi)種通用吸(xi)附(fu)(fu)劑，被認(ren)為是(shi)去除水中汞(gong)的(de)(de)(de)非(fei)常有(you)效的(de)(de)(de)替代方法。除其他(ta)因素外，固體表面(mian)(mian)吸(xi)附(fu)(fu)污染(ran)物的(de)(de)(de)有(you)效性還取決于(yu)溶(rong)劑中污染(ran)物的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)(xue)電荷和(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)系統pH吸(xi)附(fu)(fu)劑表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)凈電荷。木質活性炭一(yi)般用作這項工作的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)劑。硫酸浸漬和(he)(he)二硫化(hua)碳兩次硫化(hua)，以(yi)提高汞(gong)捕獲的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能力。不同的(de)(de)(de)溫度(du)和(he)(he)溶(rong)液(ye)pH分批吸(xi)附(fu)(fu)試驗(yan)值下。討(tao)論了表面(mian)(mian)化(hua)學(xue)(xue)和(he)(he)操作條(tiao)件對(dui)吸(xi)附(fu)(fu)能力的(de)(de)(de)影(ying)響。

　　但汞(gong)是一(yi)種(zhong)重要而有(you)用的(de)(de)工業材料。汞(gong)和(he)(he)(he)汞(gong)化(hua)合物(wu)(wu)長期(qi)以來(lai)一(yi)直(zhi)被用作油墨(辰砂，紅硫(liu)化(hua)物(wu)(wu))中(zhong)(zhong)的(de)(de)顏料，作為早期(qi)冶金(鍍金銅(tong))和(he)(he)(he)儀(yi)器儀(yi)表(溫度計，氣壓(ya)計)和(he)(he)(he)許多行業(從(cong)其礦石中(zhong)(zhong)回收黃金)通過電解(jie)鹽水等制造氯和(he)(he)(he)氫氧化(hua)鈉(na))，或存(cun)在(zai)(zai)于(yu)它們的(de)(de)廢水中(zhong)(zhong)。汞(gong)一(yi)旦(dan)進入食物(wu)(wu)鏈(lian)，這種(zhong)元素就會在(zai)(zai)人類(lei)和(he)(he)(he)動物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)積累，對(dui)健康產生許多不利影響。為了(le)(le)防止(zhi)汞(gong)毒性引起的(de)(de)問(wen)題(ti)，提出了(le)(le)離子(zi)交(jiao)換、吸附、硫(liu)化(hua)物(wu)(wu)沉淀、電沉積、溶(rong)劑提取和(he)(he)(he)膜工藝(yi)等幾種(zhong)技(ji)術。活(huo)性炭(tan)(tan)吸附被認為是從(cong)水中(zhong)(zhong)去(qu)除痕量金屬(shu)的(de)(de)可(ke)用技(ji)術替(ti)代(dai)品(pin)的(de)(de)經濟可(ke)行性。活(huo)性炭(tan)(tan)是一(yi)種(zhong)可(ke)從(cong)包括工業活(huo)動廢物(wu)(wu)在(zai)(zai)內的(de)(de)各種(zhong)原。活(huo)性炭(tan)(tan)發現了(le)(le)從(cong)水中(zhong)(zhong)去(qu)除汞(gong)的(de)(de)非常有(you)效的(de)(de)替(ti)代(dai)品(pin)。

　　由于(yu)溶(rong)質和(he)溶(rong)劑(ji)都是固體表面的(de)(de)(de)競(jing)爭，因此在液相中(zhong)吸附(fu)(fu)是一種復雜的(de)(de)(de)現象。簡而(er)言之，溶(rong)質的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)取(qu)決于(yu)活性(xing)炭吸附(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)(de)分子(zi)大(da)小和(he)化學性(xing)質，以及其表面化學性(xing)質。根據溶(rong)液的(de)(de)(de)組成和(he)pH值，其可以是正(zheng)的(de)(de)(de)，負(fu)的(de)(de)(de)或中(zhong)性(xing)的(de)(de)(de)。由于(yu)優先吸附(fu)(fu)物(wu)種的(de)(de)(de)類型和(he)吸附(fu)(fu)程(cheng)度可能(neng)取(qu)決于(yu)表面的(de)(de)(de)離子(zi)狀態(tai)，這取(qu)決于(yu)溶(rong)液pH值。若流出物(wu)pH值不能(neng)改(gai)變（例如，當必須檢測到(dao)大(da)量(liang)液體或環境問題時），適當的(de)(de)(de)活性(xing)炭表面改(gai)性(xing)可以提(ti)高污染物(wu)的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)能(neng)力。在其他情況(kuang)下，溶(rong)液可以改(gai)變pH改(gai)善吸附(fu)(fu)。

　　在(zai)過(guo)去(qu)的(de)(de)幾年里，為了提高(gao)活性(xing)炭從水介質中去(qu)除(chu)汞的(de)(de)吸附(fu)能(neng)力，表(biao)面(mian)改性(xing)活性(xing)炭的(de)(de)開(kai)發受(shou)到了廣泛的(de)(de)關注。據報道，硫作(zuo)為一種有利于汞吸附(fu)的(de)(de)元素(su)，因此(ci)硫的(de)(de)表(biao)面(mian)處(chu)理應(ying)該能(neng)夠改善汞的(de)(de)吸附(fu)。

　　今(jin)天，金峰介紹了(le)三種(zhong)(zhong)活(huo)性炭(tan)作(zuo)為液(ye)相中汞(gong)吸(xi)(xi)附(fu)劑的比較研究。**種(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)劑是通過水蒸氣物理活(huo)化炭(tan)化，第二種(zhong)(zhong)是硫酸和二硫化碳，以便將(jiang)硫作(zuo)為雜原子引(yin)入吸(xi)(xi)附(fu)劑表面，第三種(zhong)(zhong)是普通活(huo)性炭(tan)。所(suo)有(you)活(huo)性炭(tan)分批(pi)吸(xi)(xi)附(fu)和測(ce)量汞(gong)，并(bing)使(shi)用吸(xi)(xi)附(fu)等溫線來比較其性能。

　　如圖所示，為了獲得與零(ling)電荷相對應的吸附(fu)劑點(dian)pH質量(liang)滴定的結果在值(zhi)下。本表總(zong)結了所研究吸附(fu)劑的酸堿(jian)表面基團和pH PZC的結果。

　　酸堿表(biao)(biao)面(mian)基團的分(fen)析表(biao)(biao)明 與改性(xing)(xing)固體的結構(gou)性(xing)(xing)質相(xiang)比，使(shi)用H 2 SO 4.與活性(xing)(xing)炭(tan)吸附劑相(xiang)比，硫化(hua)處(chu)(chu)理(li)增加了(le)兩個位點的數量和表(biao)(biao)面(mian)化(hua)學變化(hua)。（酸基：堿基）比表(biao)(biao)示硫化(hua)處(chu)(chu)理(li)引起(qi)的表(biao)(biao)面(mian)化(hua)學變化(hua)。

　　與活(huo)性炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)劑相(xiang)比，在AC-CS 2吸(xi)附(fu)(fu)劑觀察到表面基(ji)(ji)團的數量和(he)類(lei)型更重要的變(bian)化(hua)(hua)，這不(bu)僅是(shi)因為硫化(hua)(hua)吸(xi)附(fu)(fu)劑的結構變(bian)化(hua)(hua)，而且與表面化(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)有關，基(ji)(ji)本(ben)上(shang)(shang)通過酸堿基(ji)(ji)團的數量和(he)（酸基(ji)(ji)團：堿基(ji)(ji)團）的比例，基(ji)(ji)本(ben)上(shang)(shang)不(bu)同(tong)(tong)于未處理的吸(xi)附(fu)(fu)劑。對應硫化(hua)(hua)活(huo)性炭(tan)pH PZ0值和(he)未處理固體pH PZ0 三(san)種固體和(he)溶液的預(yu)測值明顯不(bu)同(tong)(tong)。pH不(bu)同(tong)(tong)的行為。

　　在固定(ding)pH在溫度下(xia)對活(huo)性(xing)炭吸附數據(ju)的(de)分析表明，*高吸附能力對應于(yu)AC-H 2 SO 4 吸附劑(ji)(k Freundlich參數的(de)*高值)主要是由于(yu)硫酸引起的(de)固體結構性(xing)質(zhi)的(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)。與活(huo)性(xing)炭吸附劑(ji)相比(bi)，硫化(hua)(hua)處(chu)理產生(sheng)了輕微的(de)表面化(hua)(hua)學變(bian)(bian)化(hua)(hua)。

　　使(shi)用二硫(liu)化(hua)碳(tan)作(zuo)為(wei)硫(liu)化(hua)劑(與AC和(he)(he)AC-H 2 SO 4 與吸(xi)附劑對應的(de)相(xiang)比，不同的(de)1 / n Freundlich參數)產生了更重要的(de)表(biao)面(mian)化(hua)學變(bian)化(hua)。改性固體的(de)汞吸(xi)附能(neng)力高(gao)于未經處理的(de)吸(xi)附劑。這些結果與相(xiang)應的(de)表(biao)面(mian)酸和(he)(he)堿基(ji)團相(xiang)一致。

　　活性炭汞溶液吸附研(yan)究(jiu)結果

　　活性(xing)炭是從水溶液中(zhong)(zhong)吸附汞的(de)優(you)良吸附劑，通過表面(mian)(mian)化(hua)學改(gai)(gai)性(xing)可以(yi)(yi)提(ti)高其吸附效(xiao)率(lv)。吸附劑容量的(de)提(ti)高不僅取(qu)決于表面(mian)(mian)改(gai)(gai)性(xing)，還(huan)取(qu)決于溶液中(zhong)(zhong)溶質的(de)電荷。這兩個(ge)因素取(qu)決于溶液pH值。活性(xing)炭表面(mian)(mian)硫化(hua)處理在零充(chong)電點(dian)、固體(ti)紋理性(xing)質（基本比(bi)表面(mian)(mian)和孔徑分(fen)布）以(yi)(yi)及(ji)酸堿表面(mian)(mian)基團的(de)數量生重要變化(hua)。

　　從以(yi)上(shang)因素的(de)(de)分(fen)析可以(yi)解釋活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能力和(he)溶(rong)液(ye)pH依(yi)賴關系。溫度(du)對(dui)所(suo)研究固體(ti)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)能沒(mei)有顯(xian)著影響。觀察到(dao)(dao)隨溫度(du)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)容量(liang)的(de)(de)輕微增加。這種(zhong)行為是由于(yu)當溶(rong)質分(fen)子將溶(rong)劑(ji)分(fen)子取代到(dao)(dao)固體(ti)表(biao)面(mian)時的(de)(de)能量(liang)變化(hua)(hua)。　*后得(de)出結論，硫(liu)酸表(biao)面(mian)處理(li)對(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)多(duo)孔結構和(he)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)(xing)質有重要變化(hua)(hua)，達到(dao)(dao)*高吸(xi)附(fu)(fu)水平。二硫(liu)化(hua)(hua)碳的(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)處理(li)也在固體(ti)、編織性(xing)(xing)和(he)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)性(xing)(xing)質等方面(mian)發生了重要變化(hua)(hua)。在這種(zhong)情況下，由汞吸(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)有利表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學(xue)(xue)物質平衡減(jian)少了表(biao)面(mian)積和(he)孔體(ti)積，使活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)優于(yu)未(wei)經(jing)處理(li)的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。