攪拌技術對(dui)活性炭吸附的影響(xiang)

　　活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)過程是去除水(shui)中有(you)(you)機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)*有(you)(you)效(xiao)的(de)(de)方(fang)法之(zhi)一。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)設計相對靈活簡單(dan)，成本低，操作(zuo)再生方(fang)便，無(wu)或低代有(you)(you)毒物(wu)(wu)質。由于活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)具有(you)(you)較高(gao)的(de)(de)表(biao)面積(ji)、孔(kong)(kong)體積(ji)和孔(kong)(kong)徑分(fen)布，是目前吸(xi)附(fu)(fu)(fu)效(xiao)率(lv)*高(gao)的(de)(de)有(you)(you)機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)上有(you)(you)機(ji)化合物(wu)(wu)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)有(you)(you)效(xiao)性(xing)(xing)(xing)取決于其孔(kong)(kong)隙結構和表(biao)面化學(xue)性(xing)(xing)(xing)質、物(wu)(wu)理(li)化學(xue)性(xing)(xing)(xing)質（分(fen)子(zi)(zi)量(liang)、溶解度、極性(xing)(xing)(xing)、官(guan)能組類型）、溶液化學(xue)性(xing)(xing)(xing)質（離子(zi)(zi)強度、pH值)和溫度。這些因素(su)對不同有(you)(you)機(ji)污(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)動力學(xue)和吸(xi)附(fu)(fu)(fu)平衡有(you)(you)不同的(de)(de)影響。

　　吸(xi)附(fu)試驗通常(chang)在(zai)含有(you)固定體積(ji)吸(xi)附(fu)溶(rong)液（初(chu)始濃度(du)不同）和已知質(zhi)量吸(xi)附(fu)劑的錐形瓶中進行。然后搖動樣(yang)品(pin)，直到(dao)達到(dao)平(ping)衡(heng)。然而，作者(zhe)很(hen)少(shao)提供樣(yang)品(pin)混(hun)(hun)合(he)的條(tiao)件。混(hun)(hun)合(he)對吸(xi)附(fu)的影(ying)響(xiang)通常(chang)被忽視(shi)。只有(you)少(shao)數研(yan)究過吸(xi)附(fu)和混(hun)(hun)合(he)速度(du)的影(ying)響(xiang)。然而，據我們(men)所知，不同混(hun)(hun)合(he)技術(shu)對吸(xi)附(fu)的影(ying)響(xiang)尚未被研(yan)究。

　　本內容的目的是對活性炭上有(you)機污(wu)染物(wu)吸(xi)附(fu)動(dong)力(li)學和(he)(he)(he)吸(xi)附(fu)能力(li)的(de)不同攪(jiao)拌(ban)技術及(ji)(ji)其(qi)(qi)影響(xiang)。通過氣(qi)泡將樣品與實驗(yan)室(shi)搖動(dong)器(qi)、機械(槳式)攪(jiao)拌(ban)器(qi)和(he)(he)(he)磁(ci)性(xing)(xing)攪(jiao)拌(ban)器(qi)混合。還(huan)檢查了攪(jiao)拌(ban)速度(du)(du)的(de)影響(xiang)。4-氯(lv)(lv)酚(4-氯(lv)(lv)酚)-CP)作為目標污(wu)染物(wu)，它(ta)對(dui)水(shui)生生物(wu)、植物(wu)和(he)(he)(he)人類(lei)有(you)毒，在(zai)飲用水(shui)中很常見。另外，對(dui)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上4-氯(lv)(lv)苯酚的(de)吸(xi)附(fu)也(ye)有(you)很好(hao)的(de)描(miao)述(shu)。介紹了4-氯(lv)(lv)酚吸(xi)附(fu)在(zai)各種改性(xing)(xing)和(he)(he)(he)未(wei)改性(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上，以(yi)及(ji)(ji)4-氯(lv)(lv)酚吸(xi)附(fu)在(zai)影響(xiang)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上-CP其(qi)(qi)他吸(xi)附(fu)因素的(de)影響(xiang)，包括(kuo)離子強度(du)(du)和(he)(he)(he)pH 。

　　所需的(de)實驗(yan)材料和儀器

　　4-氯酚、活性炭(tan)、鹽酸(suan)、氫氟(fu)酸(suan)和(he)HPLC級乙腈。顆粒(li)活性炭(tan)作為吸(xi)附劑，使用前使用活性炭(tan)HCl和(he)HF預處理濃酸(suan)除灰(hui)，用去離(li)子水沖(chong)洗幾次。然后130吸(xi)附劑℃烘箱(xiang)干燥至恒重，并在烘箱(xiang)中(zhong)進(jin)一步研(yan)究。活性炭(tan)表面積(S BET)根(gen)據氮(dan)低溫吸(xi)附-解吸(xi)等溫線確定。在吸(xi)附研(yan)究中(zhong)，通過(guo)空氣、氮(dan)氣、實(shi)驗室搖床、機械攪(jiao)拌器和(he)磁攪(jiao)拌器分別(bie)測試活性炭(tan)樣(yang)品。

　　吸附實驗

　　吸附實驗包含0.05μL4-CP溶液和(he)0.025g在活性炭錐形瓶(或圓底燒瓶)中進(jin)行動力學研(yan)究(jiu)。℃下進(jin)行初始4-CP濃(nong)(nong)度為1.0mmol L -1.色譜測量(liang)4-CP的濃(nong)(nong)度。

　　分析方法

　　4-CP的濃度通過使(shi)(shi)用(yong)(yong)UV測量高效(xiao)液相(xiang)(xiang)色譜(pu)。2.使(shi)(shi)用(yong)(yong)色譜(pu)分析.0×150mm，3μm柱進行(xing)。色譜(pu)條件如下(xia)：流(liu)動相(xiang)(xiang) - 乙腈/水乙酸(50/50，v / v)調節(jie)至pH 3.0; 流(liu)速0.25mL min -1 ; 和分析波長281nm。所(suo)有實驗(yan)在相(xiang)(xiang)同條件下(xia)一式三份(fen)進行(xing)，平均值用(yong)(yong)于進一步計(ji)算。使(shi)(shi)用(yong)(yong)t檢驗(yan)和/或ANOVA和Tukey檢驗(yan)分析獲得(de)的數(shu)據。用(yong)(yong)*低顯著性差異檢查(cha)任何一對治療(liao)方法之間的差異，顯著性水平為(wei)0.05。

　　混合技術的影響

　　研究(jiu)混(hun)合技術4-CP實(shi)驗(yan)室(shi)搖(yao)(yao)動器(qi)、機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)和磁(ci)(ci)力攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)用于吸(xi)附(fu)的(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)附(fu)劑和溶液攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)錐形瓶(ping)。結(jie)果如圖1所示 。實(shi)驗(yan)室(shi)搖(yao)(yao)床(chuang)(chuang)、機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)和磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)的(de)偽(wei)二次速率常數分(fen)別為(wei)0.597±0.013,0.701±0.005和0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統計(ji)學(xue)上，機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)和磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)之間的(de)吸(xi)附(fu)速度差(cha)異并不(bu)明顯(p = 0.34)。在這兩(liang)種情(qing)況下，吸(xi)附(fu)比使用實(shi)驗(yan)室(shi)搖(yao)(yao)床(chuang)(chuang)更快。實(shi)驗(yan)室(shi)搖(yao)(yao)床(chuang)(chuang)與(yu)機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)、實(shi)驗(yan)室(shi)搖(yao)(yao)床(chuang)(chuang)與(yu)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)的(de)差(cha)異具有(you)統計(ji)顯著性(xing)(q e)觀(guan)(guan)察到(dao)相同的(de)相關(guan)性(xing)，如下：1.359(實(shi)驗(yan)室(shi)搖(yao)(yao)床(chuang)(chuang)).442和1.430(磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi))mmol·g -1。所有(you)這些(xie)結(jie)果表明，混(hun)合技術在動力學(xue)和吸(xi)附(fu)平衡中(zhong)起著重要(yao)作用。比實(shi)驗(yan)室(shi)振蕩器(qi)更好(hao)地觀(guan)(guan)察到(dao)機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)和磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)的(de)結(jie)果。吸(xi)附(fu)速率和吸(xi)附(fu)容量的(de)增(zeng)加是(shi)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)棒或攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)槳與(yu)活性(xing)炭(tan)物(wu)理接(jie)觸的(de)結(jie)果。因(yin)此，吸(xi)附(fu)材料的(de)尺寸減小，吸(xi)附(fu)位點更容易接(jie)近吸(xi)附(fu)分(fen)子吸(xi)附(fu)動力學(xue)和活性(xing)炭(tan)粒徑的(de)增(zeng)加。

　　攪拌速度的影響

　　研(yan)(yan)究了混合(he)速(su)度對水溶(rong)液對4-氯(lv)酚吸(xi)附(fu)(fu)的影響。吸(xi)附(fu)(fu)劑量，初始(shi)4-CP濃度和(he)溫度保持恒定。1000年使用機械(xie)攪拌(ban)器和(he)磁(ci)性攪拌(ban)器rpm至500rpm研(yan)(yan)究速(su)度。4.攪拌(ban)速(su)率-CP吸(xi)附(fu)(fu)影響見圖2和(he)表1。

　　可(ke)以(yi)看出(chu)，吸附(fu)速(su)(su)率(lv)受攪拌(ban)速(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)影響(xiang)很(hen)大(da) - 隨(sui)(sui)著攪拌(ban)速(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，吸附(fu)率(lv)顯著提高。攪拌(ban)速(su)(su)率(lv)從1000開始rpm增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)500rpm，k 2值(zhi)分(fen)別(bie)從0.577增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1.264g mmol -1 h -1(機(ji)械攪拌(ban)機(ji))和(he)(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪拌(ban)器)。在(zai)(zai)相同的(de)(de)(de)攪拌(ban)速(su)(su)度(du)(du)下，機(ji)械攪拌(ban)器和(he)(he)磁攪拌(ban)器之間的(de)(de)(de)差異沒(mei)有(you)統計(ji)意(yi)義(p > 0.05)。4-CP由于湍流液(ye)體擴散到(dao)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)顆(ke)粒周圍的(de)(de)(de)液(ye)體邊界層擴散到(dao)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)顆(ke)粒周圍的(de)(de)(de)液(ye)體邊界層的(de)(de)(de)速(su)(su)率(lv)變(bian)高。隨(sui)(sui)著攪拌(ban)速(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，吸附(fu)劑(ji)顆(ke)粒的(de)(de)(de)破(po)碎程度(du)(du)可(ke)能會進(jin)一步增(zeng)(zeng)(zeng)強。在(zai)(zai)這些(xie)研(yan)究中，試驗(yan)前和(he)(he)試驗(yan)后的(de)(de)(de)吸附(fu)劑(ji)顆(ke)粒大(da)小尚未確定，但在(zai)(zai)4歲-CP有(you)證據可(ke)以(yi)檢查吸附(fu)動力學活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)小的(de)(de)(de)影響(xiang)。還描述了活(huo)性(xing)(xing)(xing)白土在(zai)(zai)堿性(xing)(xing)(xing)染料吸附(fu)上的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)[ 6 ]以(yi)及(ji)乙酸，吡蟲啉和(he)(he)4-氯(lv)苯(ben)酚在(zai)(zai)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)上。

　　表1中的(de)(de)數據 也說(shuo)明攪(jiao)(jiao)拌速率不僅影響吸(xi)附動(dong)力學，還影響4-CP去除水(shui)中的(de)(de)效率。吸(xi)附容量(liang)從1.385增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1.520 mmol·g -1(機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌機(ji))和(he)(he)從1.391增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)(jiao)拌器)從100增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)500rpm。觀察(cha)到(dao)從20.06 4-CP吸(xi)附容量(liang)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)(jiao)拌速度(du)從300到(dao)600轉。然而，一些作(zuo)者(zhe)報告(gao)說(shuo)，只(zhi)有一定的(de)(de)限度(du)才能(neng)提(ti)(ti)高攪(jiao)(jiao)拌速度(du)，超過這種吸(xi)附容量(liang)沒有顯(xian)著增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)吸(xi)附增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。在某(mou)些情況下(xia)，觀察(cha)到(dao)吸(xi)附容量(liang)在更高混合(he)速率較高。正如作(zuo)者(zhe)所提(ti)(ti)出(chu)的(de)(de)，這是因為吸(xi)附分(fen)(fen)子和(he)(he)吸(xi)附劑(ji)顆粒(li)的(de)(de)動(dong)能(neng)在非常高的(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌速度(du)下(xia)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)足以相互碰撞，導致分(fen)(fen)離松散的(de)(de)吸(xi)附分(fen)(fen)子。

　　本文闡述了不(bu)同攪(jiao)拌(ban)技(ji)術對(dui)顆粒(li)活性炭吸附4-氯酚的影(ying)響(xiang)。研究了燒瓶類(lei)型(xing)的影(ying)響(xiang)，包括實驗(yan)室搖床、機(ji)械攪(jiao)拌(ban)機(ji)、磁(ci)性攪(jiao)拌(ban)機(ji)和混合氣泡（空氣或氮(dan)氣）的攪(jiao)拌(ban)機(ji)類(lei)型(xing)。它還(huan)測(ce)試(shi)了混合速度對(dui)活性炭上4-氯酚吸附的影(ying)響(xiang)。