攪拌技(ji)術對活(huo)性炭吸(xi)附的影響

　　活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)過程是(shi)去(qu)除水中有機(ji)污染物(wu)*有效(xiao)的(de)(de)(de)方(fang)法之(zhi)一。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)設計相(xiang)對靈活(huo)簡單，成本低，操作再(zai)生方(fang)便，無或低代有毒物(wu)質。由(you)于活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有較高(gao)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積、孔(kong)體積和孔(kong)徑(jing)分(fen)布，是(shi)目(mu)前(qian)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)效(xiao)率*高(gao)的(de)(de)(de)有機(ji)污染物(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上有機(ji)化(hua)(hua)合物(wu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)(de)有效(xiao)性(xing)(xing)取決于其孔(kong)隙(xi)結(jie)構和表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質、物(wu)理化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質（分(fen)子(zi)量、溶解度、極性(xing)(xing)、官(guan)能組(zu)類(lei)型）、溶液化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質（離子(zi)強度、pH值)和溫度。這些因素對不(bu)同(tong)有機(ji)污染物(wu)的(de)(de)(de)動力學(xue)和吸(xi)(xi)(xi)附(fu)平衡有不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)影(ying)響。

　　吸(xi)附試驗通(tong)常在含有(you)固定(ding)體積吸(xi)附溶液（初始(shi)濃度不同）和(he)已知質(zhi)量吸(xi)附劑(ji)的(de)(de)錐形瓶中進行。然后搖動(dong)樣品，直(zhi)到達(da)到平(ping)衡。然而，作者很少(shao)提供樣品混(hun)(hun)合(he)的(de)(de)條件。混(hun)(hun)合(he)對吸(xi)附的(de)(de)影響(xiang)通(tong)常被忽視。只有(you)少(shao)數研(yan)究過吸(xi)附和(he)混(hun)(hun)合(he)速度的(de)(de)影響(xiang)。然而，據我們所知，不同混(hun)(hun)合(he)技術對吸(xi)附的(de)(de)影響(xiang)尚(shang)未(wei)被研(yan)究。

　　本內容的目的是對活性炭上有(you)機污染物吸附動力學(xue)和吸附能力的(de)不同攪拌技術及(ji)其影響(xiang)。通過氣泡將樣品與實驗室(shi)搖(yao)動器、機械(xie)(槳式)攪拌器和磁性攪拌器混合。還檢(jian)查了攪拌速度的(de)影響(xiang)。4-氯(lv)(lv)酚(fen)(4-氯(lv)(lv)酚(fen))-CP)作(zuo)為目標污染物，它對水生(sheng)生(sheng)物、植(zhi)物和人類有(you)毒，在飲用水中很常(chang)見。另(ling)外，對活(huo)性炭(tan)上4-氯(lv)(lv)苯酚(fen)的(de)吸附也有(you)很好的(de)描述。介(jie)紹了4-氯(lv)(lv)酚(fen)吸附在各種改性和未改性活(huo)性炭(tan)上，以(yi)及(ji)4-氯(lv)(lv)酚(fen)吸附在影響(xiang)活(huo)性炭(tan)上-CP其他吸附因素的(de)影響(xiang)，包括離子強(qiang)度和pH 。

　　所需的實驗材料和儀器

　　4-氯酚、活性炭、鹽(yan)酸(suan)、氫氟(fu)酸(suan)和(he)HPLC級(ji)乙腈。顆粒活性炭作為吸(xi)附(fu)劑(ji)，使用(yong)(yong)前使用(yong)(yong)活性炭HCl和(he)HF預處理濃(nong)酸(suan)除(chu)灰，用(yong)(yong)去離子(zi)水沖洗幾(ji)次。然后(hou)130吸(xi)附(fu)劑(ji)℃烘箱(xiang)干燥至恒重，并在(zai)烘箱(xiang)中進(jin)一步研(yan)究。活性炭表面積(S BET)根(gen)據氮低溫(wen)吸(xi)附(fu)-解吸(xi)等溫(wen)線確(que)定。在(zai)吸(xi)附(fu)研(yan)究中，通過空氣、氮氣、實驗(yan)室搖床、機械攪拌器和(he)磁(ci)攪拌器分別測試活性炭樣品。

　　吸附實驗

　　吸附實(shi)驗包含0.05μL4-CP溶液和0.025g在(zai)活性炭錐(zhui)形瓶(或(huo)圓底燒瓶)中進(jin)行動力學研究(jiu)。℃下進(jin)行初始4-CP濃(nong)度為1.0mmol L -1.色譜測(ce)量4-CP的濃(nong)度。

　　分析方法

　　4-CP的(de)濃度通(tong)過使用UV測量高效液相色(se)(se)(se)譜(pu)。2.使用色(se)(se)(se)譜(pu)分析(xi).0×150mm，3μm柱進(jin)行(xing)。色(se)(se)(se)譜(pu)條(tiao)(tiao)件如下(xia)：流(liu)(liu)動相 - 乙腈(jing)/水(shui)乙酸(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流(liu)(liu)速0.25mL min -1 ; 和分析(xi)波長281nm。所有實驗在相同條(tiao)(tiao)件下(xia)一(yi)式(shi)三份進(jin)行(xing)，平均值用于進(jin)一(yi)步計算。使用t檢驗和/或ANOVA和Tukey檢驗分析(xi)獲(huo)得的(de)數據。用*低(di)顯著(zhu)性差(cha)異檢查任何(he)一(yi)對治療方法之間的(de)差(cha)異，顯著(zhu)性水(shui)平為0.05。

　　混合技術的影響

　　研(yan)究混合技術4-CP實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖動器(qi)(qi)、機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)(ci)(ci)力(li)(li)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)用(yong)于吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)影(ying)響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)附(fu)(fu)(fu)劑和(he)(he)(he)(he)溶液(ye)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)錐形(xing)瓶。結果(guo)如圖1所示 。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖床(chuang)、機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)機和(he)(he)(he)(he)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)機的(de)偽二(er)次速率常數(shu)分(fen)別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)統計學(xue)(xue)上，機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)之間(jian)的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)速度差異并不明顯(xian)(p = 0.34)。在(zai)這(zhe)(zhe)兩種情況下，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)比使用(yong)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖床(chuang)更(geng)快。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖床(chuang)與(yu)機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)、實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖床(chuang)與(yu)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)的(de)差異具有統計顯(xian)著性(q e)觀(guan)察(cha)到相同的(de)相關性，如下：1.359(實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖床(chuang)).442和(he)(he)(he)(he)1.430(磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi))mmol·g -1。所有這(zhe)(zhe)些結果(guo)表明，混合技術在(zai)動力(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)平衡(heng)中起著重要作用(yong)。比實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室振蕩器(qi)(qi)更(geng)好(hao)地觀(guan)察(cha)到機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)的(de)結果(guo)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)速率和(he)(he)(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)(rong)量的(de)增加(jia)(jia)是攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)棒或攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)(ban)槳(jiang)與(yu)活性炭物理(li)接觸的(de)結果(guo)。因(yin)此，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)材料的(de)尺寸減小，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)位點更(geng)容(rong)(rong)易(yi)接近(jin)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分(fen)子吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)動力(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)(he)活性炭粒徑的(de)增加(jia)(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研究(jiu)了混合(he)速(su)(su)度(du)對水溶液(ye)對4-氯酚吸(xi)附的(de)影響。吸(xi)附劑(ji)量，初始(shi)4-CP濃度(du)和溫度(du)保持恒定。1000年使用(yong)機械攪拌器(qi)和磁性攪拌器(qi)rpm至500rpm研究(jiu)速(su)(su)度(du)。4.攪拌速(su)(su)率-CP吸(xi)附影響見圖2和表1。

　　可以看出，吸(xi)附(fu)速(su)率(lv)受攪(jiao)(jiao)拌速(su)度的(de)(de)(de)影響很(hen)大(da) - 隨(sui)著攪(jiao)(jiao)拌速(su)度的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加，吸(xi)附(fu)率(lv)顯著提高(gao)。攪(jiao)(jiao)拌速(su)率(lv)從1000開始rpm增(zeng)(zeng)(zeng)加到(dao)500rpm，k 2值分別從0.577增(zeng)(zeng)(zeng)加到(dao)1.264g mmol -1 h -1(機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌機(ji)(ji))和0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌器)。在(zai)相同(tong)的(de)(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌速(su)度下，機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌器和磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌器之間的(de)(de)(de)差異沒(mei)有(you)統計意義(yi)(p > 0.05)。4-CP由于湍流液體擴(kuo)散到(dao)活(huo)性(xing)炭(tan)顆(ke)粒周圍的(de)(de)(de)液體邊界層擴(kuo)散到(dao)活(huo)性(xing)炭(tan)顆(ke)粒周圍的(de)(de)(de)液體邊界層的(de)(de)(de)速(su)率(lv)變高(gao)。隨(sui)著攪(jiao)(jiao)拌速(su)度的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加，吸(xi)附(fu)劑顆(ke)粒的(de)(de)(de)破(po)碎程度可能會進一步(bu)增(zeng)(zeng)(zeng)強(qiang)。在(zai)這(zhe)些研究中，試驗前和試驗后的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)劑顆(ke)粒大(da)小(xiao)尚未確定(ding)，但在(zai)4歲-CP有(you)證據可以檢(jian)查吸(xi)附(fu)動力學活(huo)性(xing)炭(tan)小(xiao)的(de)(de)(de)影響。還描述了活(huo)性(xing)白土在(zai)堿(jian)性(xing)染料吸(xi)附(fu)上(shang)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加[ 6 ]以及(ji)乙酸，吡蟲啉和4-氯苯酚在(zai)活(huo)性(xing)炭(tan)上(shang)。

　　表1中的數(shu)據 也(ye)說(shuo)明攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速(su)(su)率不僅影響吸附(fu)(fu)(fu)(fu)動力學，還影響4-CP去(qu)除水中的效(xiao)率。吸附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)從(cong)(cong)1.385增(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機)和從(cong)(cong)1.391增(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器)從(cong)(cong)100增(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)(dao)500rpm。觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)從(cong)(cong)20.06 4-CP吸附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)增(zeng)(zeng)加(jia)至23.04毫克(ke)-1攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速(su)(su)度(du)從(cong)(cong)300到(dao)(dao)600轉(zhuan)。然而，一些(xie)作者報告說(shuo)，只有(you)一定(ding)的限度(du)才能提高(gao)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速(su)(su)度(du)，超過這種吸附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)沒有(you)顯著增(zeng)(zeng)加(jia)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)增(zeng)(zeng)加(jia)。在(zai)某些(xie)情況下(xia)，觀(guan)(guan)察(cha)到(dao)(dao)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)在(zai)更高(gao)混合速(su)(su)率較高(gao)。正如作者所提出(chu)的，這是因為吸附(fu)(fu)(fu)(fu)分子(zi)和吸附(fu)(fu)(fu)(fu)劑顆粒的動能在(zai)非常高(gao)的攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速(su)(su)度(du)下(xia)增(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)(dao)足以(yi)相(xiang)互碰撞，導(dao)致分離松散的吸附(fu)(fu)(fu)(fu)分子(zi)。

　　本文闡述了(le)不同攪拌(ban)(ban)(ban)技術(shu)對顆粒活性(xing)炭(tan)吸附4-氯(lv)酚的(de)影(ying)響。研究了(le)燒(shao)瓶類(lei)型的(de)影(ying)響，包括實(shi)驗室(shi)搖床、機械攪拌(ban)(ban)(ban)機、磁性(xing)攪拌(ban)(ban)(ban)機和混合氣泡（空氣或氮氣）的(de)攪拌(ban)(ban)(ban)機類(lei)型。它還測試了(le)混合速度對活性(xing)炭(tan)上4-氯(lv)酚吸附的(de)影(ying)響。