活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與(yu)傳統(tong)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)相比(bi)(bi)，活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)納(na)米(mi)材料具有(you)較高的(de)表(biao)面(mian)體積比(bi)(bi)，吸引了(le)環(huan)境(jing)污(wu)染(ran)物和(he)有(you)害金屬的(de)注意(yi)。但由(you)于(yu)酸性(xing)表(biao)面(mian)官能團(tuan)，碳納(na)米(mi)管(guan)和(he)石墨烯對從水(shui)中(zhong)去(qu)除氧代陰離子無(wu)效。在這里(li)，我們展示了(le)去(qu)離子水(shui)溶液(ye)中(zhong)對砷酸鹽(yan)和(he)硒酸鹽(yan)的(de)良好吸附。納(na)米(mi)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)關(guan)鍵特點是去(qu)除金屬氧化物納(na)米(mi)顆(ke)粒的(de)微(wei)孔和(he)堿性(xing)表(biao)面(mian)基團(tuan)的(de)存在。與(yu)商業(ye)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)相比(bi)(bi)，納(na)米(mi)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)在運河和(he)井(jing)水(shui)中(zhong)具有(you)優異的(de)砷酸鹽(yan)去(qu)除和(he)微(wei)堿性(xing)pH。

　　隨著(zhu)活性(xing)(xing)炭納(na)米(mi)技術(shu)的(de)發展，人們一直在開發利用(yong)這些納(na)米(mi)活性(xing)(xing)炭材料(liao)進行水(shui)處(chu)理的(de)高表面體積(ji)比。*近證明了活性(xing)(xing)炭和石(shi)墨烯基吸附劑用(yong)于去(qu)(qu)除(chu)汞(gong)、砷、鉻(ge)和硒等(deng)金(jin)屬的(de)吸附作用(yong)。與(yu)碳納(na)米(mi)管和石(shi)墨烯不同，活性(xing)(xing)炭納(na)米(mi)結(jie)構(gou)具有(you)(you)良好的(de)生物(wu)相容性(xing)(xing)。因(yin)此，納(na)米(mi)活性(xing)(xing)炭可(ke)能是(shi)環境修復(fu)應用(yong)的(de)有(you)(you)希望(wang)材料(liao)，如從水(shui)中去(qu)(qu)除(chu)有(you)(you)害金(jin)屬。

　　球形納(na)米活(huo)性炭材料

　　在前(qian)(qian)溶液(ye)中加(jia)入金(jin)屬(shu)(shu)(shu)鹽，加(jia)熱分解(jie)，形(xing)成(cheng)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)納米(mi)顆(ke)(ke)粒，作為碳(tan)水化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)源碳(tan)化(hua)(hua)(hua)的(de)(de)成(cheng)核點(dian)。合(he)成(cheng)蝕刻去除金(jin)屬(shu)(shu)(shu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)納米(mi)顆(ke)(ke)粒，留下高多孔(kong)(kong)活(huo)性炭(tan)(圖(tu)1A)。活(huo)性炭(tan)中金(jin)屬(shu)(shu)(shu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)納米(mi)顆(ke)(ke)粒的(de)(de)尺寸可(ke)以通過調整前(qian)(qian)體的(de)(de)比例來控(kong)制，從而控(kong)制孔(kong)(kong)徑。因此，該合(he)成(cheng)方(fang)法可(ke)用于(yu)吸(xi)附(fu)金(jin)，活(huo)性炭(tan)材料的(de)(de)起源和物(wu)(wu)理化(hua)(hua)(hua)學性質（如表面積、微孔(kong)(kong)）差異很大，隔(ge)離沉積物(wu)(wu)PBDEs對效果了(le)解(jie)較少。

　　根據不同(tong)(tong)的(de)原料(liao)、燃燒(shao)(shao)方法和(he)廣泛的(de)可用性(xing)和(he)應用，選擇活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)、木炭(tan)(tan)(tan)(tan)和(he)生物炭(tan)(tan)(tan)(tan)三(san)種不同(tong)(tong)的(de)材(cai)料(liao)。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。木炭(tan)(tan)(tan)(tan)來源于4000木質(zhi)素材(cai)料(liao)°C下(xia)的(de)燃燒(shao)(shao)。原料(liao)為4000生物炭(tan)(tan)(tan)(tan)樣品℃由不完全燃燒(shao)(shao)引起的(de)。將所有活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)材(cai)料(liao)研(yan)磨(mo)成100目(mu)(0.149mm使(shi)用前在(zai)室溫下(xia)儲存孔徑)。以上分析了(le)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)材(cai)料(liao)OC含量。使(shi)用表面積(ji)分析儀BET氮等溫線測定比(bi)表面積(ji)(SSA)和(he)微孔率(lv)。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)、生物炭(tan)(tan)(tan)(tan)、木炭(tan)(tan)(tan)(tan)。

　　為了(le)比(bi)較(jiao)活(huo)性炭材料降低沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)中不(bu)含多溴二苯醚的C的有效性，在用(yong)于纖維(wei)暴露之前(qian)，用(yong)活(huo)性炭，木炭或生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭對JL和(he)(he)SD修(xiu)正(zheng)了(le)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)。在沉(chen)淀物(wu)(wu)(wu)中加入1000μg/ kg每種多溴二苯醚同源(yuan)物(wu)(wu)(wu)，如上(shang)述(shu)平衡7天，然后(hou)在0(未(wei)修(xiu)正(zheng)對照)，0.5，1.0，1.5，3.0和(he)(he)6.與(yu)活(huo)性炭、木炭或生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭混(hun)合。基于沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)干(gan)重(zhong)的%。120年活(huo)性炭修(xiu)正(zheng)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)rpm產生(sheng)(sheng)下混(hun)合7天PBDE污染沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)樣品。等份的修(xiu)正(zheng)沉(chen)淀物(wu)(wu)(wu)(1).0g，干(gan)重(zhong))，一片1cm PDMS纖維(wei)和(he)(he)1.5mL水(shui)置于20mL用(yong)玻璃瓶測量C 自由度如上(shang)所述(shu)PBDEs。7天后(hou)，回收PDMS纖維(wei)，提取和(he)(he)分析(xi)。

　　活性炭沉積在混合(he)條件下PDMS纖(xian)維吸收動力學。

　　多溴(xiu)聯苯(ben)醚中活性炭(tan)類型的差異(yi)

　　通過活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)吸附(fu)或隔離平衡PBDEs反映了(le)它們PDMS纖(xian)維(C PDMS)檢測(ce)到的(de)(de)水平變化。在(zai)JL在(zai)沉(chen)積物(wu)(wu)中，隨著活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)修正(zheng)(zheng)，C PDMS顯著下降，并(bing)且(qie)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)類型之間的(de)(de)減少(shao)不(bu)同(tong)(圖2)。例如，當(dang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)用于(yu)0時(shi).5%修正(zheng)(zheng)JL沉(chen)積物(wu)(wu)時(shi)，C PDMS30水平降低到未(wei)沉(chen)降沉(chen)積物(wu)(wu)中.0-67.8%。木炭(tan)(tan)(tan)(tan)(29.7-63.5%的(de)(de)效果與(yu)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)相似(圖2)。相比(bi)之下，活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)修正(zheng)(zheng)沉(chen)積物(wu)(wu)C PDMS下降幅度較(jiao)大(da)(圖2)。例如，在(zai)0中.5%活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)JL對(dui)(dui)于(yu)不(bu)同(tong)的(de)(de)同(tong)源物(wu)(wu)，C PDMS降至未(wei)改進處理水平1.8-8.1%。平均而(er)言，添加1.0%的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)導致所選活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)BDE同(tong)系物(wu)(wu)的(de)(de)C PDMS將1降低到對(dui)(dui)照水平.7-5.9%表明活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)在(zai)沉(chen)積物(wu)(wu)中螯合PBDEs能(neng)力遠(yuan)高于(yu)其他黑碳材料。

　　沉積在水中(zhong)PDMS纖維上的BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)不同(tong)類型活(huo)性炭(tan)的濃度隔離效(xiao)果。

　　本(ben)研(yan)究開發(fa)了一(yi)種測(ce)量沉積物(wu)(wu)(wu)中不含多溴(xiu)(xiu)二(er)(er)苯醚的方法C，該方法進一(yi)步用于(yu)比(bi)較(jiao)不同(tong)的活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)材(cai)料C free密(mi)封多溴(xiu)(xiu)聯苯醚的效(xiao)率。研(yan)究結果表明，雖然不含多溴(xiu)(xiu)二(er)(er)苯醚的C通過活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)修正(zheng)減少，但(dan)不同(tong)類(lei)型的活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)之間存在很(hen)(hen)大(da)差(cha)異(yi)，活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)比(bi)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)更有效(xiao)。此外，由(you)于(yu)微孔分布不同(tong)，活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)優先隔離低溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)BDE，生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)表現出高(gao)溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)二(er)(er)苯醚的選(xuan)擇性(xing)吸(xi)附。減少C.同(tong)一(yi)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)修正(zheng)案的沉積物(wu)(wu)(wu)之間的免費差(cha)異(yi)很(hen)(hen)大(da)，而且更高(gao)OC含量似乎抑(yi)制了炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)黑的作(zuo)用。另一(yi)方面，由(you)于(yu)天然有機物(wu)(wu)(wu)或膠(jiao)體可能(neng)競爭吸(xi)附位(wei)點或阻塞微孔，活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)的隔離能(neng)力可能(neng)會因(yin)老化(hua)(hua)效(xiao)應而發(fa)生(sheng)變化(hua)(hua)。因(yin)此，在應用于(yu)污染沉積物(wu)(wu)(wu)原位(wei)修復之前，需(xu)要進一(yi)步了解(jie)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)多溴(xiu)(xiu)二(er)(er)苯醚等老化(hua)(hua)情況(kuang)HOCs對活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)(tan)類(lei)型的隔離和依賴。