攪拌(ban)技(ji)術對活性炭吸(xi)附的影響

　　活(huo)性(xing)(xing)炭吸(xi)附過程(cheng)是(shi)去除水中有(you)(you)機污(wu)(wu)染物(wu)*有(you)(you)效的(de)方法之(zhi)一。吸(xi)附設(she)計相(xiang)對靈活(huo)簡單，成本低(di)(di)，操作再生(sheng)方便，無或低(di)(di)代(dai)有(you)(you)毒物(wu)質。由于活(huo)性(xing)(xing)炭具有(you)(you)較高的(de)表(biao)面積、孔(kong)體積和(he)孔(kong)徑分(fen)布，是(shi)目(mu)前吸(xi)附效率*高的(de)有(you)(you)機污(wu)(wu)染物(wu)吸(xi)附劑。活(huo)性(xing)(xing)炭上有(you)(you)機化合物(wu)吸(xi)附的(de)有(you)(you)效性(xing)(xing)取(qu)決于其孔(kong)隙結(jie)構(gou)和(he)表(biao)面化學(xue)性(xing)(xing)質、物(wu)理化學(xue)性(xing)(xing)質（分(fen)子(zi)量(liang)、溶(rong)解度(du)、極性(xing)(xing)、官能組類型(xing)）、溶(rong)液化學(xue)性(xing)(xing)質（離(li)子(zi)強度(du)、pH值)和(he)溫度(du)。這些因素(su)對不同有(you)(you)機污(wu)(wu)染物(wu)的(de)動(dong)力學(xue)和(he)吸(xi)附平衡(heng)有(you)(you)不同的(de)影響。

　　吸(xi)(xi)附試驗通常在(zai)含有固(gu)定體積吸(xi)(xi)附溶液（初始濃度(du)(du)不(bu)同(tong)）和已知質量吸(xi)(xi)附劑的(de)錐形瓶中進(jin)行(xing)。然后搖動(dong)樣(yang)品，直到(dao)達到(dao)平衡。然而(er)，作者(zhe)很少提供樣(yang)品混(hun)合的(de)條件(jian)。混(hun)合對吸(xi)(xi)附的(de)影(ying)響通常被(bei)(bei)忽視。只有少數(shu)研究過吸(xi)(xi)附和混(hun)合速(su)度(du)(du)的(de)影(ying)響。然而(er)，據我們所知，不(bu)同(tong)混(hun)合技術對吸(xi)(xi)附的(de)影(ying)響尚(shang)未被(bei)(bei)研究。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)有機污染物(wu)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)動(dong)力學和吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能力的(de)不同攪(jiao)(jiao)拌(ban)技(ji)術及其影(ying)響(xiang)。通(tong)過氣泡將(jiang)樣品與(yu)實(shi)驗室搖動(dong)器、機械(槳式)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器和磁性(xing)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器混合。還檢查了(le)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速度的(de)影(ying)響(xiang)。4-氯(lv)酚(fen)(4-氯(lv)酚(fen))-CP)作為目(mu)標污染物(wu)，它對水生生物(wu)、植(zhi)物(wu)和人類有毒，在(zai)(zai)(zai)飲(yin)用水中(zhong)很常見。另外，對活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)上(shang)4-氯(lv)苯酚(fen)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)也有很好(hao)的(de)描述。介(jie)紹了(le)4-氯(lv)酚(fen)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)在(zai)(zai)(zai)各種改性(xing)和未(wei)改性(xing)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)上(shang)，以(yi)及4-氯(lv)酚(fen)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)在(zai)(zai)(zai)影(ying)響(xiang)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)上(shang)-CP其他吸(xi)附(fu)(fu)(fu)因素的(de)影(ying)響(xiang)，包括離子強度和pH 。

　　所需(xu)的實(shi)驗材料和儀(yi)器

　　4-氯酚、活性(xing)炭、鹽酸、氫氟酸和HPLC級乙腈(jing)。顆(ke)粒活性(xing)炭作為(wei)吸(xi)附劑(ji)，使用(yong)(yong)前使用(yong)(yong)活性(xing)炭HCl和HF預(yu)處理濃酸除(chu)灰，用(yong)(yong)去離子水沖(chong)洗幾次。然后(hou)130吸(xi)附劑(ji)℃烘箱(xiang)干燥至(zhi)恒重，并(bing)在(zai)烘箱(xiang)中(zhong)進一步研究。活性(xing)炭表面積(S BET)根據氮低溫吸(xi)附-解吸(xi)等溫線(xian)確(que)定(ding)。在(zai)吸(xi)附研究中(zhong)，通過(guo)空氣、氮氣、實(shi)驗室搖床、機械(xie)攪(jiao)拌器和磁攪(jiao)拌器分別(bie)測(ce)試(shi)活性(xing)炭樣品。

　　吸附實驗

　　吸附(fu)實驗包含(han)0.05μL4-CP溶液和0.025g在活性炭錐形瓶(ping)(或(huo)圓(yuan)底燒瓶(ping))中進行動力學研究(jiu)。℃下進行初(chu)始4-CP濃度(du)為1.0mmol L -1.色譜測量4-CP的濃度(du)。

　　分析方法

　　4-CP的(de)濃度通(tong)過使用(yong)(yong)UV測量(liang)高(gao)效液相色譜。2.使用(yong)(yong)色譜分(fen)析.0×150mm，3μm柱進(jin)行。色譜條(tiao)(tiao)件如下：流動相 - 乙(yi)腈/水(shui)乙(yi)酸(suan)(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流速0.25mL min -1 ; 和分(fen)析波長281nm。所有實驗(yan)(yan)在相同條(tiao)(tiao)件下一式(shi)三份(fen)進(jin)行，平(ping)(ping)均值用(yong)(yong)于進(jin)一步計(ji)算。使用(yong)(yong)t檢驗(yan)(yan)和/或ANOVA和Tukey檢驗(yan)(yan)分(fen)析獲得的(de)數據。用(yong)(yong)*低(di)顯著(zhu)性差異檢查任何一對治療(liao)方法之間(jian)的(de)差異，顯著(zhu)性水(shui)平(ping)(ping)為(wei)0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混合技(ji)術(shu)(shu)4-CP實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)(yao)動器(qi)、機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)和(he)(he)(he)(he)(he)磁力(li)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)用于(yu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)附(fu)劑和(he)(he)(he)(he)(he)溶液(ye)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)錐形(xing)瓶。結果(guo)如(ru)(ru)圖1所(suo)示(shi) 。實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)(yao)床(chuang)(chuang)、機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)和(he)(he)(he)(he)(he)磁攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)的(de)(de)偽二次速(su)(su)率(lv)常數分別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)(he)(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)(zai)統計(ji)(ji)學(xue)上，機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)和(he)(he)(he)(he)(he)磁攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)之間的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)速(su)(su)度差(cha)異(yi)并不明顯(xian)(p = 0.34)。在(zai)(zai)這(zhe)兩種情(qing)況下，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)比(bi)使用實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)(yao)床(chuang)(chuang)更(geng)(geng)快。實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)(yao)床(chuang)(chuang)與機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)、實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)(yao)床(chuang)(chuang)與磁攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)的(de)(de)差(cha)異(yi)具(ju)有統計(ji)(ji)顯(xian)著性(xing)(xing)(xing)(q e)觀察(cha)到相(xiang)同的(de)(de)相(xiang)關(guan)性(xing)(xing)(xing)，如(ru)(ru)下：1.359(實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)(yao)床(chuang)(chuang)).442和(he)(he)(he)(he)(he)1.430(磁攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi))mmol·g -1。所(suo)有這(zhe)些結果(guo)表明，混合技(ji)術(shu)(shu)在(zai)(zai)動力(li)學(xue)和(he)(he)(he)(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)平衡中起著重要作(zuo)用。比(bi)實(shi)驗(yan)室(shi)(shi)(shi)振蕩器(qi)更(geng)(geng)好地觀察(cha)到機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)和(he)(he)(he)(he)(he)磁攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)的(de)(de)結果(guo)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)速(su)(su)率(lv)和(he)(he)(he)(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)容(rong)量的(de)(de)增(zeng)(zeng)加是攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)棒(bang)或攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)槳與活性(xing)(xing)(xing)炭物理接(jie)(jie)觸(chu)的(de)(de)結果(guo)。因此(ci)，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)材料的(de)(de)尺寸減小，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)位點更(geng)(geng)容(rong)易接(jie)(jie)近吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)分子吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)動力(li)學(xue)和(he)(he)(he)(he)(he)活性(xing)(xing)(xing)炭粒徑的(de)(de)增(zeng)(zeng)加。

　　攪拌速度的影響

　　研究了混合速度(du)(du)對水溶液對4-氯酚(fen)吸附的影響。吸附劑量，初始4-CP濃度(du)(du)和溫度(du)(du)保(bao)持恒定。1000年使用機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)和磁性攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)rpm至500rpm研究速度(du)(du)。4.攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速率(lv)-CP吸附影響見圖2和表1。

　　可(ke)以看出，吸(xi)附速(su)(su)(su)率(lv)受(shou)攪(jiao)拌速(su)(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響很大(da) - 隨著攪(jiao)拌速(su)(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，吸(xi)附率(lv)顯(xian)著提(ti)高。攪(jiao)拌速(su)(su)(su)率(lv)從1000開始rpm增(zeng)加(jia)(jia)(jia)到500rpm，k 2值分別從0.577增(zeng)加(jia)(jia)(jia)到1.264g mmol -1 h -1(機械(xie)攪(jiao)拌機)和(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪(jiao)拌器)。在(zai)(zai)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)攪(jiao)拌速(su)(su)(su)度(du)下，機械(xie)攪(jiao)拌器和(he)磁攪(jiao)拌器之間的(de)(de)(de)(de)差異沒有統計意(yi)義(p > 0.05)。4-CP由(you)于(yu)湍流(liu)液(ye)體(ti)擴散到活性炭(tan)顆(ke)(ke)(ke)粒周(zhou)圍的(de)(de)(de)(de)液(ye)體(ti)邊(bian)界層(ceng)(ceng)擴散到活性炭(tan)顆(ke)(ke)(ke)粒周(zhou)圍的(de)(de)(de)(de)液(ye)體(ti)邊(bian)界層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)率(lv)變高。隨著攪(jiao)拌速(su)(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，吸(xi)附劑(ji)顆(ke)(ke)(ke)粒的(de)(de)(de)(de)破碎(sui)程度(du)可(ke)能會進一步增(zeng)強。在(zai)(zai)這(zhe)些研究(jiu)中，試驗前和(he)試驗后的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附劑(ji)顆(ke)(ke)(ke)粒大(da)小尚未確定，但在(zai)(zai)4歲-CP有證據(ju)可(ke)以檢查吸(xi)附動(dong)力學活性炭(tan)小的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。還描(miao)述了活性白土在(zai)(zai)堿性染料吸(xi)附上的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)[ 6 ]以及(ji)乙酸(suan)，吡蟲啉和(he)4-氯苯酚在(zai)(zai)活性炭(tan)上。

　　表(biao)1中的(de)數據 也說明攪(jiao)拌速(su)(su)率不(bu)僅影響吸(xi)(xi)附(fu)動(dong)力學，還影響4-CP去除水中的(de)效(xiao)率。吸(xi)(xi)附(fu)容量(liang)(liang)(liang)(liang)從1.385增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1.520 mmol·g -1(機械攪(jiao)拌機)和從1.391增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(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)(xi)附(fu)容量(liang)(liang)(liang)(liang)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)拌速(su)(su)度(du)(du)從300到(dao)600轉。然而，一(yi)(yi)些作者報告說，只有一(yi)(yi)定的(de)限度(du)(du)才(cai)能(neng)提高攪(jiao)拌速(su)(su)度(du)(du)，超過這種吸(xi)(xi)附(fu)容量(liang)(liang)(liang)(liang)沒有顯著增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)吸(xi)(xi)附(fu)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。在某些情(qing)況(kuang)下，觀察(cha)到(dao)吸(xi)(xi)附(fu)容量(liang)(liang)(liang)(liang)在更高混合速(su)(su)率較高。正如作者所提出的(de)，這是因為吸(xi)(xi)附(fu)分子(zi)(zi)和吸(xi)(xi)附(fu)劑顆粒的(de)動(dong)能(neng)在非常高的(de)攪(jiao)拌速(su)(su)度(du)(du)下增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)足以相(xiang)互碰撞(zhuang)，導致分離松散的(de)吸(xi)(xi)附(fu)分子(zi)(zi)。

　　本文闡述(shu)了(le)不同攪拌(ban)技術(shu)對顆粒活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)4-氯酚的影響(xiang)。研究了(le)燒(shao)瓶類型的影響(xiang)，包(bao)括實(shi)驗室搖床、機(ji)械(xie)攪拌(ban)機(ji)、磁性(xing)(xing)攪拌(ban)機(ji)和混(hun)合氣泡（空氣或氮氣）的攪拌(ban)機(ji)類型。它還測試(shi)了(le)混(hun)合速度對活性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)4-氯酚吸(xi)附(fu)的影響(xiang)。