活性炭從液體中吸附汞

　　汞(gong)是(shi)(shi)環境中(zhong)*有(you)(you)毒的金(jin)屬之一。活性炭吸(xi)附(fu)技術已經(jing)存(cun)在于汞(gong)減排(pai)技術中(zhong)。活性炭是(shi)(shi)一種(zhong)通(tong)用(yong)吸(xi)附(fu)劑，被認為是(shi)(shi)去除(chu)水(shui)中(zhong)汞(gong)的非常有(you)(you)效(xiao)的替代(dai)方(fang)法。除(chu)其(qi)他因素外，固(gu)體表(biao)面(mian)吸(xi)附(fu)污(wu)染物的有(you)(you)效(xiao)性還取(qu)決于溶(rong)劑中(zhong)污(wu)染物的化(hua)學(xue)電荷(he)(he)和(he)(he)吸(xi)附(fu)系統(tong)pH吸(xi)附(fu)劑表(biao)面(mian)的凈電荷(he)(he)。木質活性炭一般用(yong)作這項工作的吸(xi)附(fu)劑。硫(liu)酸浸漬和(he)(he)二(er)硫(liu)化(hua)碳兩次硫(liu)化(hua)，以提高汞(gong)捕(bu)獲的吸(xi)附(fu)能(neng)力。不同的溫度和(he)(he)溶(rong)液pH分批吸(xi)附(fu)試驗(yan)值下。討論了表(biao)面(mian)化(hua)學(xue)和(he)(he)操作條件對吸(xi)附(fu)能(neng)力的影(ying)響。

　　但(dan)汞是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)重要(yao)而有(you)用的(de)(de)(de)(de)工(gong)業材料。汞和(he)(he)(he)汞化合物長期(qi)以來一(yi)直被用作(zuo)油墨(辰砂，紅硫化物)中的(de)(de)(de)(de)顏料，作(zuo)為早期(qi)冶(ye)金(鍍金銅)和(he)(he)(he)儀器(qi)儀表(biao)(溫度(du)計，氣壓計)和(he)(he)(he)許(xu)多行(xing)業(從其礦石中回(hui)收黃(huang)金)通過電解鹽水(shui)等制造氯和(he)(he)(he)氫氧化鈉)，或存在(zai)于它們(men)的(de)(de)(de)(de)廢水(shui)中。汞一(yi)旦進入(ru)食物鏈，這種(zhong)(zhong)元(yuan)素就會在(zai)人類(lei)和(he)(he)(he)動物中積(ji)累，對健康產生許(xu)多不利影響。為了(le)防止(zhi)汞毒性引(yin)起的(de)(de)(de)(de)問題，提出了(le)離子交換、吸附、硫化物沉淀、電沉積(ji)、溶劑提取和(he)(he)(he)膜工(gong)藝(yi)等幾種(zhong)(zhong)技術(shu)。活(huo)性炭吸附被認為是(shi)從水(shui)中去(qu)除(chu)痕量金屬的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)用技術(shu)替(ti)代(dai)品(pin)的(de)(de)(de)(de)經濟可(ke)(ke)行(xing)性。活(huo)性炭是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)可(ke)(ke)從包括(kuo)工(gong)業活(huo)動廢物在(zai)內的(de)(de)(de)(de)各(ge)種(zhong)(zhong)原。活(huo)性炭發現了(le)從水(shui)中去(qu)除(chu)汞的(de)(de)(de)(de)非常有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)替(ti)代(dai)品(pin)。

　　由于(yu)溶(rong)(rong)質和溶(rong)(rong)劑都是固(gu)體表面(mian)(mian)的(de)(de)競爭，因此在液相中吸(xi)(xi)附(fu)(fu)是一種復雜的(de)(de)現象。簡而(er)言之，溶(rong)(rong)質的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)取決(jue)于(yu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)分子大(da)小和化(hua)學性(xing)(xing)質，以及其表面(mian)(mian)化(hua)學性(xing)(xing)質。根據溶(rong)(rong)液的(de)(de)組(zu)成和pH值(zhi)，其可以是正的(de)(de)，負的(de)(de)或中性(xing)(xing)的(de)(de)。由于(yu)優先吸(xi)(xi)附(fu)(fu)物(wu)種的(de)(de)類型和吸(xi)(xi)附(fu)(fu)程度可能取決(jue)于(yu)表面(mian)(mian)的(de)(de)離子狀態，這(zhe)取決(jue)于(yu)溶(rong)(rong)液pH值(zhi)。若流出(chu)物(wu)pH值(zhi)不能改(gai)變(bian)（例如，當必須檢測到大(da)量液體或環境問題時），適當的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)(mian)改(gai)性(xing)(xing)可以提高污(wu)染(ran)物(wu)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力。在其他情(qing)況下，溶(rong)(rong)液可以改(gai)變(bian)pH改(gai)善(shan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)。

　　在過去的(de)(de)幾年里，為了提高活性(xing)炭從水介質中去除汞的(de)(de)吸附(fu)能力，表面改性(xing)活性(xing)炭的(de)(de)開發受到了廣泛的(de)(de)關注。據報道，硫作為一種有(you)利(li)于(yu)汞吸附(fu)的(de)(de)元素，因此硫的(de)(de)表面處理應(ying)該能夠(gou)改善汞的(de)(de)吸附(fu)。

　　今(jin)天，金峰介紹(shao)了(le)三種(zhong)(zhong)活性(xing)(xing)炭作為液(ye)相中(zhong)汞(gong)吸(xi)附劑(ji)(ji)的比較(jiao)研(yan)究。**種(zhong)(zhong)吸(xi)附劑(ji)(ji)是通過水(shui)蒸氣物理活化(hua)炭化(hua)，第二種(zhong)(zhong)是硫酸和二硫化(hua)碳，以(yi)便將(jiang)硫作為雜(za)原子引入吸(xi)附劑(ji)(ji)表(biao)面(mian)，第三種(zhong)(zhong)是普通活性(xing)(xing)炭。所有(you)活性(xing)(xing)炭分批吸(xi)附和測量汞(gong)，并使用吸(xi)附等溫線來比較(jiao)其性(xing)(xing)能。

　　如圖所(suo)示，為了獲得與零電荷相對(dui)應的吸附劑點pH質(zhi)量滴定的結果(guo)在值(zhi)下(xia)。本表總結了所(suo)研(yan)究(jiu)吸附劑的酸(suan)堿表面(mian)基(ji)團和pH PZC的結果(guo)。

　　酸(suan)堿(jian)表(biao)面基(ji)(ji)團的(de)(de)分析表(biao)明 與改(gai)性固(gu)體的(de)(de)結構性質相(xiang)(xiang)比，使用H 2 SO 4.與活性炭吸(xi)附(fu)劑相(xiang)(xiang)比，硫(liu)化(hua)處理(li)增加(jia)了兩個(ge)位點的(de)(de)數量(liang)和(he)表(biao)面化(hua)學變(bian)化(hua)。（酸(suan)基(ji)(ji)：堿(jian)基(ji)(ji)）比表(biao)示硫(liu)化(hua)處理(li)引(yin)起的(de)(de)表(biao)面化(hua)學變(bian)化(hua)。

　　與(yu)活(huo)性炭吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)相比，在AC-CS 2吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)觀(guan)察到表(biao)面(mian)基團(tuan)的數(shu)量和類型更重要的變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)，這不(bu)僅(jin)是因(yin)為(wei)硫化(hua)(hua)(hua)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的結構變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)，而(er)且與(yu)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)(hua)學(xue)變(bian)(bian)化(hua)(hua)(hua)有關，基本(ben)上通過酸堿(jian)基團(tuan)的數(shu)量和（酸基團(tuan)：堿(jian)基團(tuan)）的比例，基本(ben)上不(bu)同于未處理(li)的吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)。對應(ying)硫化(hua)(hua)(hua)活(huo)性炭pH PZ0值和未處理(li)固體pH PZ0 三種固體和溶(rong)液的預測值明顯不(bu)同。pH不(bu)同的行為(wei)。

　　在固(gu)定(ding)pH在溫度下對活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)數(shu)據的(de)分析(xi)表明，*高吸(xi)附(fu)能力(li)對應于AC-H 2 SO 4 吸(xi)附(fu)劑(k Freundlich參(can)數(shu)的(de)*高值)主要是(shi)由于硫酸引起的(de)固(gu)體結(jie)構性(xing)(xing)質的(de)變化(hua)(hua)。與活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)劑相比(bi)，硫化(hua)(hua)處理產(chan)生了輕微的(de)表面化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)。

　　使用二硫化(hua)(hua)碳作為硫化(hua)(hua)劑(與AC和AC-H 2 SO 4 與吸(xi)(xi)附劑對應(ying)的(de)(de)(de)相(xiang)比(bi)，不同的(de)(de)(de)1 / n Freundlich參(can)數)產(chan)生了更重要(yao)的(de)(de)(de)表面(mian)化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)。改性(xing)固體的(de)(de)(de)汞吸(xi)(xi)附能力高于未經(jing)處理的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附劑。這些(xie)結果與相(xiang)應(ying)的(de)(de)(de)表面(mian)酸和堿基團相(xiang)一致。

　　活(huo)性炭汞溶液吸附研究結果

　　活(huo)(huo)性炭是從(cong)水溶(rong)(rong)液中吸(xi)附(fu)汞的優良吸(xi)附(fu)劑(ji)，通(tong)過(guo)表(biao)(biao)面(mian)化學改(gai)性可以提高(gao)其(qi)吸(xi)附(fu)效率。吸(xi)附(fu)劑(ji)容(rong)量的提高(gao)不僅取(qu)決(jue)于(yu)表(biao)(biao)面(mian)改(gai)性，還取(qu)決(jue)于(yu)溶(rong)(rong)液中溶(rong)(rong)質的電荷。這兩個因素(su)取(qu)決(jue)于(yu)溶(rong)(rong)液pH值。活(huo)(huo)性炭表(biao)(biao)面(mian)硫化處理在零充電點、固體紋理性質（基本(ben)比表(biao)(biao)面(mian)和孔徑分(fen)布）以及酸(suan)堿表(biao)(biao)面(mian)基團的數量生重要變(bian)化。

　　從以上因素的(de)(de)(de)分(fen)析(xi)可(ke)以解釋活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)能(neng)(neng)力和溶(rong)(rong)液pH依賴(lai)關系。溫度(du)對所(suo)研究(jiu)固(gu)(gu)體(ti)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)沒有(you)顯著影響。觀察(cha)到隨溫度(du)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)容量的(de)(de)(de)輕微增加。這種(zhong)行(xing)為是由(you)(you)于(yu)當溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)分(fen)子將溶(rong)(rong)劑分(fen)子取代到固(gu)(gu)體(ti)表(biao)面(mian)時的(de)(de)(de)能(neng)(neng)量變(bian)化(hua)(hua)。　*后得出結論，硫(liu)酸表(biao)面(mian)處理對活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)多(duo)孔(kong)結構(gou)和表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)質(zhi)(zhi)有(you)重(zhong)要(yao)變(bian)化(hua)(hua)，達(da)到*高吸(xi)附(fu)水(shui)平(ping)。二(er)硫(liu)化(hua)(hua)碳的(de)(de)(de)硫(liu)化(hua)(hua)處理也在(zai)固(gu)(gu)體(ti)、編織性(xing)(xing)(xing)和表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)(xing)質(zhi)(zhi)等方面(mian)發生了重(zhong)要(yao)變(bian)化(hua)(hua)。在(zai)這種(zhong)情(qing)況下，由(you)(you)汞吸(xi)附(fu)的(de)(de)(de)有(you)利表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學物(wu)質(zhi)(zhi)平(ping)衡減少了表(biao)面(mian)積和孔(kong)體(ti)積，使活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭優于(yu)未經處理的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭。