活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與傳統(tong)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)相比，活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)納米(mi)(mi)材料具有較高的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)體積比，吸引了(le)環境污染(ran)物和(he)有害金屬的(de)(de)注意。但由于酸性表(biao)面(mian)(mian)官能團，碳納米(mi)(mi)管和(he)石墨烯對(dui)從水(shui)中去除氧代(dai)陰離(li)子無效。在這里，我們展示了(le)去離(li)子水(shui)溶(rong)液(ye)中對(dui)砷酸鹽和(he)硒酸鹽的(de)(de)良好吸附。納米(mi)(mi)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)的(de)(de)關鍵特點是(shi)去除金屬氧化物納米(mi)(mi)顆粒的(de)(de)微(wei)孔和(he)堿性表(biao)面(mian)(mian)基(ji)團的(de)(de)存(cun)在。與商業活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)相比，納米(mi)(mi)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)在運河(he)和(he)井(jing)水(shui)中具有優異的(de)(de)砷酸鹽去除和(he)微(wei)堿性pH。

　　隨著(zhu)活(huo)性(xing)(xing)炭納米技術的(de)(de)(de)發展，人們一直(zhi)在(zai)開發利用(yong)(yong)這些納米活(huo)性(xing)(xing)炭材料進行水處理的(de)(de)(de)高表面體積比。*近證明(ming)了活(huo)性(xing)(xing)炭和(he)石(shi)墨(mo)烯(xi)基吸附劑用(yong)(yong)于去(qu)除汞(gong)、砷、鉻和(he)硒等金屬的(de)(de)(de)吸附作(zuo)用(yong)(yong)。與碳納米管和(he)石(shi)墨(mo)烯(xi)不同，活(huo)性(xing)(xing)炭納米結構具有(you)(you)良好的(de)(de)(de)生物(wu)相容性(xing)(xing)。因此，納米活(huo)性(xing)(xing)炭可能(neng)是環境修復應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)有(you)(you)希望材料，如從水中去(qu)除有(you)(you)害金屬。

　　球形納(na)米活性炭(tan)材(cai)料

　　在(zai)前(qian)溶液中(zhong)加入金(jin)(jin)屬鹽，加熱分解，形成金(jin)(jin)屬氧化(hua)物(wu)(wu)納米顆粒(li)，作為碳(tan)水化(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)源碳(tan)化(hua)的成核點。合(he)(he)成蝕刻(ke)去除金(jin)(jin)屬氧化(hua)物(wu)(wu)納米顆粒(li)，留下高多孔活(huo)性炭(tan)(圖1A)。活(huo)性炭(tan)中(zhong)金(jin)(jin)屬氧化(hua)物(wu)(wu)納米顆粒(li)的尺寸可(ke)以通(tong)過調(diao)整前(qian)體的比例來控(kong)(kong)制，從而(er)控(kong)(kong)制孔徑(jing)。因此，該合(he)(he)成方(fang)法可(ke)用于吸附(fu)金(jin)(jin)，活(huo)性炭(tan)材料的起源和物(wu)(wu)理化(hua)學性質（如表面積、微孔）差異很大，隔離沉積物(wu)(wu)PBDEs對(dui)效(xiao)果了解較少。

　　根(gen)據不(bu)(bu)(bu)同(tong)的原料、燃燒方(fang)法和(he)(he)廣泛的可用(yong)性(xing)(xing)和(he)(he)應用(yong)，選擇活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)和(he)(he)生物炭(tan)(tan)三種不(bu)(bu)(bu)同(tong)的材(cai)料。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。木(mu)炭(tan)(tan)來(lai)源于4000木(mu)質素材(cai)料°C下的燃燒。原料為(wei)4000生物炭(tan)(tan)樣品℃由不(bu)(bu)(bu)完全燃燒引(yin)起的。將所(suo)有活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)材(cai)料研磨成100目(0.149mm使用(yong)前在室溫下儲存孔徑)。以上分析了活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)材(cai)料OC含量。使用(yong)表(biao)面(mian)積(ji)分析儀BET氮等(deng)溫線測定(ding)比表(biao)面(mian)積(ji)(SSA)和(he)(he)微孔率。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)、生物炭(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)。

　　為了比較活(huo)性(xing)炭(tan)材料降低沉積物(wu)(wu)中不(bu)含(han)多(duo)溴二苯(ben)醚的C的有(you)效性(xing)，在(zai)用(yong)于纖(xian)(xian)維暴露之前，用(yong)活(huo)性(xing)炭(tan)，木炭(tan)或生(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)對JL和(he)SD修(xiu)正(zheng)了沉積物(wu)(wu)。在(zai)沉淀物(wu)(wu)中加入1000μg/ kg每(mei)種(zhong)多(duo)溴二苯(ben)醚同源物(wu)(wu)，如上(shang)(shang)述(shu)平衡7天，然(ran)后在(zai)0(未修(xiu)正(zheng)對照)，0.5，1.0，1.5，3.0和(he)6.與活(huo)性(xing)炭(tan)、木炭(tan)或生(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)混合(he)。基于沉積物(wu)(wu)干(gan)(gan)重的%。120年活(huo)性(xing)炭(tan)修(xiu)正(zheng)沉積物(wu)(wu)rpm產(chan)生(sheng)下混合(he)7天PBDE污染(ran)沉積物(wu)(wu)樣(yang)品(pin)。等份的修(xiu)正(zheng)沉淀物(wu)(wu)(1).0g，干(gan)(gan)重)，一(yi)片1cm PDMS纖(xian)(xian)維和(he)1.5mL水置于20mL用(yong)玻(bo)璃瓶測(ce)量(liang)C 自(zi)由度如上(shang)(shang)所述(shu)PBDEs。7天后，回收(shou)PDMS纖(xian)(xian)維，提取(qu)和(he)分析。

　　活性(xing)炭沉積在混(hun)合條件下(xia)PDMS纖維吸收(shou)動力學。

　　多溴聯苯(ben)醚(mi)中活性炭類型(xing)的差異

　　通過活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸附或隔離平(ping)(ping)衡PBDEs反映了(le)它們PDMS纖(xian)維(C PDMS)檢(jian)測到的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)平(ping)(ping)變化。在JL在沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)中，隨(sui)著活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)修(xiu)(xiu)正(zheng)，C PDMS顯著下降(jiang)(jiang)，并且活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)類型之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)減少不(bu)同(圖(tu)2)。例(li)如，當生物(wu)炭(tan)用于(yu)0時.5%修(xiu)(xiu)正(zheng)JL沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)時，C PDMS30水(shui)(shui)平(ping)(ping)降(jiang)(jiang)低到未沉(chen)(chen)降(jiang)(jiang)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)中.0-67.8%。木炭(tan)(29.7-63.5%的(de)(de)(de)(de)效果與生物(wu)炭(tan)相(xiang)似(si)(圖(tu)2)。相(xiang)比之(zhi)下，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)修(xiu)(xiu)正(zheng)沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)C PDMS下降(jiang)(jiang)幅(fu)度較大(圖(tu)2)。例(li)如，在0中.5%活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)JL對(dui)于(yu)不(bu)同的(de)(de)(de)(de)同源物(wu)，C PDMS降(jiang)(jiang)至(zhi)未改(gai)進處理水(shui)(shui)平(ping)(ping)1.8-8.1%。平(ping)(ping)均而言(yan)，添加1.0%的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)導致所選活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)BDE同系物(wu)的(de)(de)(de)(de)C PDMS將(jiang)1降(jiang)(jiang)低到對(dui)照水(shui)(shui)平(ping)(ping).7-5.9%表明(ming)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在沉(chen)(chen)積(ji)物(wu)中螯合PBDEs能力遠高于(yu)其他(ta)黑碳材(cai)料。

　　沉積(ji)在水中PDMS纖(xian)維上的(de)BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)不(bu)同類(lei)型活性炭的(de)濃度隔離(li)效果。

　　本(ben)研(yan)(yan)究(jiu)開(kai)發(fa)了(le)(le)一種測量(liang)沉(chen)積物(wu)中(zhong)不(bu)(bu)含(han)多(duo)溴(xiu)(xiu)二(er)苯(ben)醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)(de)方法C，該(gai)方法進一步用(yong)于比(bi)(bi)較不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)材料C free密(mi)封(feng)多(duo)溴(xiu)(xiu)聯苯(ben)醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)(de)效率。研(yan)(yan)究(jiu)結(jie)果表明，雖(sui)然(ran)不(bu)(bu)含(han)多(duo)溴(xiu)(xiu)二(er)苯(ben)醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)(de)C通過活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)修正減(jian)少，但(dan)不(bu)(bu)同類型的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)之間(jian)存(cun)在(zai)很大(da)(da)差異，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)比(bi)(bi)生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)更(geng)有(you)效。此(ci)外，由于微孔分布不(bu)(bu)同，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)優先隔離(li)低溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)BDE，生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)表現(xian)出高溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)溴(xiu)(xiu)化(hua)(hua)二(er)苯(ben)醚(mi)(mi)的(de)(de)(de)(de)選擇性(xing)(xing)(xing)吸附(fu)。減(jian)少C.同一活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)修正案(an)的(de)(de)(de)(de)沉(chen)積物(wu)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)免(mian)費差異很大(da)(da)，而(er)且更(geng)高OC含(han)量(liang)似乎抑制了(le)(le)炭(tan)(tan)(tan)黑(hei)的(de)(de)(de)(de)作用(yong)。另一方面，由于天(tian)然(ran)有(you)機物(wu)或膠體可(ke)能競爭吸附(fu)位點或阻(zu)塞微孔，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)隔離(li)能力可(ke)能會因老化(hua)(hua)效應而(er)發(fa)生(sheng)變化(hua)(hua)。因此(ci)，在(zai)應用(yong)于污(wu)染沉(chen)積物(wu)原位修復之前(qian)，需要進一步了(le)(le)解(jie)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)多(duo)溴(xiu)(xiu)二(er)苯(ben)醚(mi)(mi)等老化(hua)(hua)情(qing)況(kuang)HOCs對活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)類型的(de)(de)(de)(de)隔離(li)和(he)依賴。