攪拌技術(shu)對(dui)活性炭吸附的(de)影響

　　活(huo)性炭吸(xi)附(fu)(fu)(fu)過程是(shi)去除水中有機污(wu)染物(wu)(wu)*有效的(de)方法之(zhi)一(yi)。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)設(she)計相對靈(ling)活(huo)簡(jian)單(dan)，成本低，操(cao)作(zuo)再生方便，無或(huo)低代有毒(du)物(wu)(wu)質(zhi)(zhi)。由于(yu)活(huo)性炭具有較高的(de)表(biao)面積、孔體積和(he)(he)孔徑分布，是(shi)目前(qian)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)效率*高的(de)有機污(wu)染物(wu)(wu)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑。活(huo)性炭上(shang)有機化合物(wu)(wu)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)有效性取決于(yu)其孔隙結構(gou)和(he)(he)表(biao)面化學(xue)性質(zhi)(zhi)、物(wu)(wu)理化學(xue)性質(zhi)(zhi)（分子量(liang)、溶(rong)解度(du)、極性、官(guan)能(neng)組類型）、溶(rong)液化學(xue)性質(zhi)(zhi)（離(li)子強度(du)、pH值)和(he)(he)溫度(du)。這些因素對不同有機污(wu)染物(wu)(wu)的(de)動力學(xue)和(he)(he)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)平衡有不同的(de)影(ying)響。

　　吸附(fu)試驗通(tong)常在含有(you)固定(ding)體積吸附(fu)溶液（初始濃度不同）和(he)已知質(zhi)量吸附(fu)劑的(de)(de)錐形瓶中進行。然后搖動樣品，直到達到平衡。然而，作者(zhe)很(hen)少提供(gong)樣品混合(he)(he)的(de)(de)條件(jian)。混合(he)(he)對吸附(fu)的(de)(de)影(ying)響通(tong)常被忽(hu)視。只有(you)少數研(yan)究過吸附(fu)和(he)混合(he)(he)速度的(de)(de)影(ying)響。然而，據我們所知，不同混合(he)(he)技術對吸附(fu)的(de)(de)影(ying)響尚未被研(yan)究。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)(shang)有機污染物吸(xi)附(fu)動力學和(he)(he)吸(xi)附(fu)能力的不同攪拌技術及(ji)其影(ying)(ying)響(xiang)。通過氣(qi)泡將(jiang)樣品與(yu)實驗室搖動器、機械(槳式)攪拌器和(he)(he)磁性(xing)(xing)(xing)攪拌器混合。還檢查了(le)(le)攪拌速度(du)的影(ying)(ying)響(xiang)。4-氯(lv)酚(fen)(4-氯(lv)酚(fen))-CP)作(zuo)為目標污染物，它對水(shui)生生物、植物和(he)(he)人類有毒(du)，在(zai)飲用水(shui)中很常見。另外，對活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上(shang)(shang)4-氯(lv)苯酚(fen)的吸(xi)附(fu)也(ye)有很好的描述(shu)。介紹了(le)(le)4-氯(lv)酚(fen)吸(xi)附(fu)在(zai)各種改性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)未改性(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上(shang)(shang)，以及(ji)4-氯(lv)酚(fen)吸(xi)附(fu)在(zai)影(ying)(ying)響(xiang)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上(shang)(shang)-CP其他(ta)吸(xi)附(fu)因素的影(ying)(ying)響(xiang)，包括離子強(qiang)度(du)和(he)(he)pH 。

　　所需的實驗材料和儀器(qi)

　　4-氯(lv)酚、活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)、鹽酸、氫氟酸和HPLC級乙(yi)腈。顆粒(li)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)作為吸附(fu)劑(ji)(ji)，使用(yong)前使用(yong)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)HCl和HF預處理濃酸除灰，用(yong)去(qu)離(li)子水沖洗(xi)幾次(ci)。然后130吸附(fu)劑(ji)(ji)℃烘箱干燥至(zhi)恒重(zhong)，并在烘箱中進一步研究。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面積(ji)(S BET)根(gen)據(ju)氮(dan)低溫吸附(fu)-解吸等溫線確定。在吸附(fu)研究中，通過空氣、氮(dan)氣、實(shi)驗室搖(yao)床、機械攪拌器和磁攪拌器分別(bie)測(ce)試活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣品。

　　吸附實驗

　　吸附實驗包含0.05μL4-CP溶(rong)液和(he)0.025g在(zai)活性(xing)炭(tan)錐形(xing)瓶(ping)(或圓(yuan)底燒(shao)瓶(ping))中進行動力學(xue)研究。℃下進行初(chu)始4-CP濃度(du)為1.0mmol L -1.色譜(pu)測量4-CP的濃度(du)。

　　分析方法

　　4-CP的濃度通過使(shi)(shi)用(yong)UV測量高效液(ye)相色(se)譜。2.使(shi)(shi)用(yong)色(se)譜分析(xi).0×150mm，3μm柱進(jin)行。色(se)譜條件(jian)如下(xia)：流(liu)動相 - 乙腈/水乙酸(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流(liu)速0.25mL min -1 ; 和分析(xi)波長281nm。所(suo)有實(shi)驗在(zai)相同(tong)條件(jian)下(xia)一式(shi)三(san)份進(jin)行，平均值用(yong)于進(jin)一步計算。使(shi)(shi)用(yong)t檢驗和/或ANOVA和Tukey檢驗分析(xi)獲得的數據。用(yong)*低顯(xian)著(zhu)性差異檢查任何一對(dui)治療方法之間(jian)的差異，顯(xian)著(zhu)性水平為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混合技(ji)術(shu)4-CP實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)動(dong)器(qi)(qi)、機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)磁(ci)(ci)力攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)用于吸附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)和(he)(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)錐形瓶(ping)。結果(guo)如圖(tu)1所示 。實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)床、機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)(ji)和(he)(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)(ji)的(de)(de)偽二次速率(lv)常數分別為(wei)0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)(zai)(zai)統計(ji)學上(shang)，機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)之間(jian)的(de)(de)吸附(fu)(fu)(fu)速度差(cha)異并(bing)不明顯(xian)(p = 0.34)。在(zai)(zai)(zai)這(zhe)兩(liang)種(zhong)情況下，吸附(fu)(fu)(fu)比使用實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)床更快。實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)床與機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)、實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)床與磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)的(de)(de)差(cha)異具有(you)統計(ji)顯(xian)著性(xing)(q e)觀察到相同的(de)(de)相關性(xing)，如下：1.359(實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)床).442和(he)(he)(he)1.430(磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi))mmol·g -1。所有(you)這(zhe)些結果(guo)表(biao)明，混合技(ji)術(shu)在(zai)(zai)(zai)動(dong)力學和(he)(he)(he)吸附(fu)(fu)(fu)平衡(heng)中起著重要作用。比實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)振(zhen)蕩器(qi)(qi)更好地觀察到機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)的(de)(de)結果(guo)。吸附(fu)(fu)(fu)速率(lv)和(he)(he)(he)吸附(fu)(fu)(fu)容量的(de)(de)增(zeng)加(jia)是攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)棒或攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)槳與活性(xing)炭物理接(jie)觸的(de)(de)結果(guo)。因此，吸附(fu)(fu)(fu)材料(liao)的(de)(de)尺寸減小，吸附(fu)(fu)(fu)位點更容易接(jie)近吸附(fu)(fu)(fu)分子吸附(fu)(fu)(fu)動(dong)力學和(he)(he)(he)活性(xing)炭粒徑的(de)(de)增(zeng)加(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研(yan)究(jiu)了混合速度(du)(du)對水溶(rong)液對4-氯酚吸(xi)(xi)附的影(ying)響。吸(xi)(xi)附劑量，初始4-CP濃度(du)(du)和(he)溫度(du)(du)保持(chi)恒定。1000年使用機(ji)械攪(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)和(he)磁性攪(jiao)拌(ban)(ban)器(qi)rpm至500rpm研(yan)究(jiu)速度(du)(du)。4.攪(jiao)拌(ban)(ban)速率-CP吸(xi)(xi)附影(ying)響見圖(tu)2和(he)表(biao)1。

　　可(ke)以(yi)看(kan)出，吸(xi)附(fu)(fu)速(su)率(lv)受攪拌(ban)(ban)速(su)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)很(hen)大(da) - 隨著攪拌(ban)(ban)速(su)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，吸(xi)附(fu)(fu)率(lv)顯著提高。攪拌(ban)(ban)速(su)率(lv)從1000開始rpm增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)500rpm，k 2值分別從0.577增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)1.264g mmol -1 h -1(機械(xie)攪拌(ban)(ban)機)和0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪拌(ban)(ban)器(qi))。在(zai)相同的(de)(de)(de)(de)(de)攪拌(ban)(ban)速(su)度(du)(du)(du)下，機械(xie)攪拌(ban)(ban)器(qi)和磁(ci)攪拌(ban)(ban)器(qi)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)差異(yi)沒(mei)有統(tong)計意義(yi)(p > 0.05)。4-CP由(you)于(yu)湍流(liu)液(ye)體(ti)(ti)擴(kuo)散到(dao)活性(xing)炭(tan)(tan)顆(ke)粒(li)周圍的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)體(ti)(ti)邊(bian)界層(ceng)擴(kuo)散到(dao)活性(xing)炭(tan)(tan)顆(ke)粒(li)周圍的(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)體(ti)(ti)邊(bian)界層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)速(su)率(lv)變(bian)高。隨著攪拌(ban)(ban)速(su)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，吸(xi)附(fu)(fu)劑顆(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)破碎程度(du)(du)(du)可(ke)能(neng)會進(jin)一步增(zeng)(zeng)(zeng)強。在(zai)這(zhe)些(xie)研究中，試驗前和試驗后的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)劑顆(ke)粒(li)大(da)小尚未(wei)確定，但在(zai)4歲-CP有證據(ju)可(ke)以(yi)檢(jian)查吸(xi)附(fu)(fu)動力(li)學活性(xing)炭(tan)(tan)小的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。還描述(shu)了活性(xing)白土(tu)在(zai)堿性(xing)染料吸(xi)附(fu)(fu)上的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)[ 6 ]以(yi)及(ji)乙酸，吡蟲啉和4-氯苯酚在(zai)活性(xing)炭(tan)(tan)上。

　　表1中(zhong)的數據 也(ye)說(shuo)明攪(jiao)拌(ban)(ban)速率不僅影(ying)響(xiang)(xiang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)動(dong)力學，還影(ying)響(xiang)(xiang)4-CP去(qu)除水(shui)中(zhong)的效率。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)容(rong)量從(cong)1.385增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機械攪(jiao)拌(ban)(ban)機)和從(cong)1.391增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)拌(ban)(ban)器(qi))從(cong)100增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到(dao)(dao)500rpm。觀察(cha)到(dao)(dao)從(cong)20.06 4-CP吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)容(rong)量增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)至23.04毫(hao)克-1攪(jiao)拌(ban)(ban)速度(du)(du)從(cong)300到(dao)(dao)600轉。然而，一些(xie)作者報告(gao)說(shuo)，只(zhi)有(you)一定的限度(du)(du)才能(neng)(neng)提(ti)高(gao)攪(jiao)拌(ban)(ban)速度(du)(du)，超過這種吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)容(rong)量沒有(you)顯著(zhu)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)。在某(mou)些(xie)情(qing)況下，觀察(cha)到(dao)(dao)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)容(rong)量在更高(gao)混合速率較高(gao)。正如作者所提(ti)出的，這是(shi)因為吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)分子和吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑顆(ke)粒(li)的動(dong)能(neng)(neng)在非常高(gao)的攪(jiao)拌(ban)(ban)速度(du)(du)下增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到(dao)(dao)足以相互(hu)碰撞，導致分離松(song)散的吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)分子。

　　本文闡(chan)述了(le)(le)不(bu)同攪(jiao)拌(ban)(ban)技術對顆粒活(huo)性(xing)炭吸附(fu)4-氯(lv)酚的(de)影響。研究了(le)(le)燒瓶(ping)類型的(de)影響，包括實驗室搖(yao)床(chuang)、機械(xie)攪(jiao)拌(ban)(ban)機、磁性(xing)攪(jiao)拌(ban)(ban)機和混合氣泡（空(kong)氣或(huo)氮氣）的(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)機類型。它還(huan)測試了(le)(le)混合速度對活(huo)性(xing)炭上4-氯(lv)酚吸附(fu)的(de)影響。