活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與傳(chuan)統活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相比(bi)(bi)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)納(na)米(mi)材料具(ju)有(you)較高的(de)表(biao)(biao)面體積比(bi)(bi)，吸引了(le)環境(jing)污染物和有(you)害金屬(shu)的(de)注(zhu)意。但由于酸性(xing)(xing)表(biao)(biao)面官能(neng)團，碳納(na)米(mi)管(guan)和石(shi)墨(mo)烯對從水(shui)中(zhong)去除氧(yang)代陰離子無效。在這里，我們(men)展示了(le)去離子水(shui)溶(rong)液中(zhong)對砷(shen)酸鹽和硒酸鹽的(de)良好吸附。納(na)米(mi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)關(guan)鍵特點是去除金屬(shu)氧(yang)化(hua)物納(na)米(mi)顆粒的(de)微孔和堿性(xing)(xing)表(biao)(biao)面基團的(de)存在。與商業(ye)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)相比(bi)(bi)，納(na)米(mi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)在運(yun)河和井水(shui)中(zhong)具(ju)有(you)優(you)異的(de)砷(shen)酸鹽去除和微堿性(xing)(xing)pH。

　　隨(sui)著(zhu)活性(xing)炭(tan)(tan)納米(mi)(mi)技術的發展，人(ren)們一直(zhi)在開發利用(yong)(yong)這些納米(mi)(mi)活性(xing)炭(tan)(tan)材(cai)料進行(xing)水處理(li)的高表面體積(ji)比。*近證明了活性(xing)炭(tan)(tan)和石(shi)墨烯基吸附劑用(yong)(yong)于(yu)去(qu)除汞、砷、鉻和硒等金屬的吸附作用(yong)(yong)。與碳納米(mi)(mi)管和石(shi)墨烯不同(tong)，活性(xing)炭(tan)(tan)納米(mi)(mi)結構具有(you)良好(hao)的生物(wu)相容性(xing)。因此(ci)，納米(mi)(mi)活性(xing)炭(tan)(tan)可能是環(huan)境修復(fu)應用(yong)(yong)的有(you)希(xi)望材(cai)料，如(ru)從水中去(qu)除有(you)害金屬。

　　球形納米(mi)活性炭材料(liao)

　　在(zai)前溶(rong)液中(zhong)加(jia)入金(jin)屬(shu)鹽(yan)，加(jia)熱分解，形成(cheng)金(jin)屬(shu)氧化(hua)物納(na)(na)米顆(ke)粒(li)，作(zuo)為碳水(shui)化(hua)合(he)(he)物源(yuan)(yuan)碳化(hua)的(de)成(cheng)核(he)點。合(he)(he)成(cheng)蝕刻(ke)去除金(jin)屬(shu)氧化(hua)物納(na)(na)米顆(ke)粒(li)，留下高多孔(kong)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(圖1A)。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)中(zhong)金(jin)屬(shu)氧化(hua)物納(na)(na)米顆(ke)粒(li)的(de)尺寸(cun)可以通過(guo)調整(zheng)前體的(de)比例(li)來控制，從而(er)控制孔(kong)徑。因(yin)此，該合(he)(he)成(cheng)方(fang)法可用于吸(xi)附金(jin)，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)材(cai)料的(de)起源(yuan)(yuan)和物理化(hua)學性(xing)質(zhi)（如(ru)表面積(ji)、微孔(kong)）差異很大，隔離沉積(ji)物PBDEs對效(xiao)果了解較少。

　　根據不(bu)同的(de)原(yuan)料、燃燒(shao)方法和(he)廣泛的(de)可(ke)用(yong)性(xing)(xing)和(he)應(ying)用(yong)，選擇活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)、木(mu)炭(tan)和(he)生(sheng)物炭(tan)三種不(bu)同的(de)材(cai)(cai)料。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。木(mu)炭(tan)來(lai)源于4000木(mu)質素材(cai)(cai)料°C下(xia)的(de)燃燒(shao)。原(yuan)料為4000生(sheng)物炭(tan)樣品℃由不(bu)完全燃燒(shao)引(yin)起的(de)。將(jiang)所有活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)材(cai)(cai)料研磨成100目(0.149mm使用(yong)前在室溫(wen)下(xia)儲(chu)存孔徑)。以上分(fen)析(xi)了活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)材(cai)(cai)料OC含量。使用(yong)表面積分(fen)析(xi)儀BET氮等溫(wen)線(xian)測定比表面積(SSA)和(he)微(wei)孔率。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)、生(sheng)物炭(tan)、木(mu)炭(tan)。

　　為了比(bi)較活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)材料降(jiang)低沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)不含多溴(xiu)二(er)苯醚的(de)C的(de)有效性(xing)，在(zai)用于(yu)纖(xian)(xian)維暴露之前，用活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)，木炭(tan)(tan)或生(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)(tan)對JL和(he)(he)SD修(xiu)正了沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)。在(zai)沉(chen)淀物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)加入(ru)1000μg/ kg每種(zhong)多溴(xiu)二(er)苯醚同源物(wu)(wu)，如(ru)上(shang)述(shu)平衡7天，然后(hou)在(zai)0(未修(xiu)正對照)，0.5，1.0，1.5，3.0和(he)(he)6.與活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)、木炭(tan)(tan)或生(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)(tan)混合。基于(yu)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)干(gan)重(zhong)的(de)%。120年(nian)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)修(xiu)正沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)rpm產生(sheng)下混合7天PBDE污染沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)樣品(pin)。等份(fen)的(de)修(xiu)正沉(chen)淀物(wu)(wu)(1).0g，干(gan)重(zhong))，一片1cm PDMS纖(xian)(xian)維和(he)(he)1.5mL水(shui)置(zhi)于(yu)20mL用玻璃(li)瓶測量C 自(zi)由度如(ru)上(shang)所述(shu)PBDEs。7天后(hou)，回收PDMS纖(xian)(xian)維，提(ti)取和(he)(he)分析。

　　活(huo)性炭(tan)沉(chen)積(ji)在混合條件下PDMS纖維吸收動力學。

　　多(duo)溴聯苯醚(mi)中活性炭類型的差(cha)異

　　通(tong)過(guo)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸附或隔離平衡PBDEs反(fan)映(ying)了它們(men)PDMS纖維(wei)(C PDMS)檢測到(dao)(dao)的(de)(de)(de)水平變化。在JL在沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)中(zhong)，隨著活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)修正(zheng)(zheng)，C PDMS顯著下(xia)降(jiang)，并且活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)類型之(zhi)間的(de)(de)(de)減少不同(tong)(圖2)。例如，當生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)用于0時.5%修正(zheng)(zheng)JL沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)時，C PDMS30水平降(jiang)低(di)到(dao)(dao)未沉(chen)降(jiang)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)中(zhong).0-67.8%。木炭(tan)(tan)(29.7-63.5%的(de)(de)(de)效果與生物(wu)(wu)炭(tan)(tan)相似(圖2)。相比之(zhi)下(xia)，活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)修正(zheng)(zheng)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)C PDMS下(xia)降(jiang)幅度(du)較大(圖2)。例如，在0中(zhong).5%活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)JL對于不同(tong)的(de)(de)(de)同(tong)源(yuan)物(wu)(wu)，C PDMS降(jiang)至(zhi)未改進處理水平1.8-8.1%。平均(jun)而言(yan)，添加(jia)1.0%的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)導致所選活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)BDE同(tong)系物(wu)(wu)的(de)(de)(de)C PDMS將1降(jiang)低(di)到(dao)(dao)對照水平.7-5.9%表明活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)在沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)中(zhong)螯合PBDEs能力(li)遠高于其他黑碳材料。

　　沉積在水中PDMS纖維上(shang)的BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)不同類(lei)型活性炭的濃度(du)隔離效果。

　　本研究開發了一(yi)種(zhong)測量沉積物(wu)中不含多(duo)溴(xiu)二苯醚(mi)(mi)的(de)(de)方(fang)法C，該方(fang)法進一(yi)步用(yong)于(yu)比較(jiao)不同(tong)的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)材(cai)料C free密(mi)封多(duo)溴(xiu)聯苯醚(mi)(mi)的(de)(de)效(xiao)(xiao)(xiao)率。研究結果表明，雖然不含多(duo)溴(xiu)二苯醚(mi)(mi)的(de)(de)C通過(guo)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)修(xiu)正減(jian)少(shao)，但不同(tong)類型的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)之(zhi)(zhi)間存(cun)在很大差異，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)比生(sheng)物(wu)炭(tan)或(huo)木炭(tan)更有效(xiao)(xiao)(xiao)。此外，由(you)于(yu)微孔分布不同(tong)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)優先隔離(li)低(di)溴(xiu)化溴(xiu)化BDE，生(sheng)物(wu)炭(tan)或(huo)木炭(tan)表現出(chu)高(gao)溴(xiu)化溴(xiu)化二苯醚(mi)(mi)的(de)(de)選(xuan)擇性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)吸(xi)附。減(jian)少(shao)C.同(tong)一(yi)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)修(xiu)正案(an)的(de)(de)沉積物(wu)之(zhi)(zhi)間的(de)(de)免費差異很大，而且更高(gao)OC含量似乎抑制了炭(tan)黑(hei)的(de)(de)作用(yong)。另一(yi)方(fang)面，由(you)于(yu)天然有機物(wu)或(huo)膠體(ti)可能競爭吸(xi)附位點或(huo)阻(zu)塞微孔，活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)隔離(li)能力可能會因(yin)老化效(xiao)(xiao)(xiao)應而發生(sheng)變化。因(yin)此，在應用(yong)于(yu)污染沉積物(wu)原位修(xiu)復之(zhi)(zhi)前，需要進一(yi)步了解活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)多(duo)溴(xiu)二苯醚(mi)(mi)等老化情況HOCs對活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)類型的(de)(de)隔離(li)和依賴(lai)。