活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與傳(chuan)統活性(xing)(xing)炭(tan)相(xiang)比，活性(xing)(xing)炭(tan)納米(mi)(mi)材料具(ju)有較高(gao)的(de)(de)(de)表面體積(ji)比，吸引了環境污(wu)染(ran)物和有害金屬的(de)(de)(de)注意(yi)。但由于酸性(xing)(xing)表面官(guan)能團，碳納米(mi)(mi)管(guan)和石墨烯對從(cong)水(shui)中去(qu)除(chu)(chu)氧代陰離(li)子無效。在(zai)(zai)這里(li)，我們展示了去(qu)離(li)子水(shui)溶液中對砷酸鹽(yan)(yan)和硒(xi)酸鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)良好(hao)吸附(fu)。納米(mi)(mi)活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)關鍵特點是(shi)去(qu)除(chu)(chu)金屬氧化物納米(mi)(mi)顆(ke)粒的(de)(de)(de)微孔和堿性(xing)(xing)表面基(ji)團的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)(zai)。與商業活性(xing)(xing)炭(tan)相(xiang)比，納米(mi)(mi)活性(xing)(xing)炭(tan)在(zai)(zai)運河和井水(shui)中具(ju)有優異的(de)(de)(de)砷酸鹽(yan)(yan)去(qu)除(chu)(chu)和微堿性(xing)(xing)pH。

　　隨著(zhu)活(huo)(huo)(huo)性炭納(na)(na)米(mi)技術(shu)的發展(zhan)，人們一直在(zai)開發利用(yong)(yong)(yong)這些納(na)(na)米(mi)活(huo)(huo)(huo)性炭材料(liao)進行水處理的高表面體積比(bi)。*近(jin)證明了活(huo)(huo)(huo)性炭和石(shi)墨(mo)烯基吸附(fu)劑用(yong)(yong)(yong)于(yu)去除汞、砷、鉻和硒等金屬的吸附(fu)作用(yong)(yong)(yong)。與碳(tan)納(na)(na)米(mi)管(guan)和石(shi)墨(mo)烯不同，活(huo)(huo)(huo)性炭納(na)(na)米(mi)結構具有(you)良好的生(sheng)物(wu)相容性。因(yin)此，納(na)(na)米(mi)活(huo)(huo)(huo)性炭可能是環境修復應用(yong)(yong)(yong)的有(you)希望材料(liao)，如從水中去除有(you)害(hai)金屬。

　　球形納米活性炭材料

　　在前溶(rong)液中加入金(jin)屬(shu)(shu)(shu)鹽，加熱分解，形成金(jin)屬(shu)(shu)(shu)氧化(hua)物(wu)納(na)米顆(ke)粒，作(zuo)為(wei)碳水化(hua)合(he)物(wu)源(yuan)碳化(hua)的(de)(de)成核點。合(he)成蝕(shi)刻去除金(jin)屬(shu)(shu)(shu)氧化(hua)物(wu)納(na)米顆(ke)粒，留下高多孔活(huo)性炭(圖1A)。活(huo)性炭中金(jin)屬(shu)(shu)(shu)氧化(hua)物(wu)納(na)米顆(ke)粒的(de)(de)尺寸可以通過(guo)調整前體的(de)(de)比(bi)例來控(kong)制，從而控(kong)制孔徑。因(yin)此，該合(he)成方法可用于吸附金(jin)，活(huo)性炭材料的(de)(de)起源(yuan)和物(wu)理(li)化(hua)學性質（如表(biao)面積(ji)(ji)、微孔）差異(yi)很大，隔離沉積(ji)(ji)物(wu)PBDEs對效(xiao)果了解較(jiao)少。

　　根(gen)據不(bu)同的原料、燃(ran)(ran)燒(shao)方法和廣泛的可用(yong)性(xing)(xing)和應用(yong)，選(xuan)擇活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)、木(mu)炭(tan)和生(sheng)(sheng)物炭(tan)三種(zhong)不(bu)同的材(cai)(cai)料。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。木(mu)炭(tan)來源(yuan)于4000木(mu)質素材(cai)(cai)料°C下的燃(ran)(ran)燒(shao)。原料為4000生(sheng)(sheng)物炭(tan)樣品℃由不(bu)完全(quan)燃(ran)(ran)燒(shao)引起的。將所有活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)材(cai)(cai)料研(yan)磨成(cheng)100目(0.149mm使(shi)用(yong)前在室(shi)溫下儲存孔徑)。以上分(fen)析(xi)(xi)了活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)材(cai)(cai)料OC含(han)量。使(shi)用(yong)表面積分(fen)析(xi)(xi)儀BET氮等(deng)溫線測定比(bi)表面積(SSA)和微孔率。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)、生(sheng)(sheng)物炭(tan)、木(mu)炭(tan)。

　　為了(le)比較活性(xing)炭(tan)(tan)材(cai)料降低沉(chen)積物(wu)(wu)中不含多溴(xiu)二苯醚的(de)(de)C的(de)(de)有效性(xing)，在用于(yu)(yu)纖(xian)維暴露(lu)之前，用活性(xing)炭(tan)(tan)，木(mu)炭(tan)(tan)或生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)(tan)對JL和SD修正(zheng)(zheng)(zheng)了(le)沉(chen)積物(wu)(wu)。在沉(chen)淀(dian)物(wu)(wu)中加入1000μg/ kg每種多溴(xiu)二苯醚同源(yuan)物(wu)(wu)，如上(shang)述平衡(heng)7天，然(ran)后(hou)在0(未修正(zheng)(zheng)(zheng)對照(zhao))，0.5，1.0，1.5，3.0和6.與活性(xing)炭(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)或生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)(tan)混(hun)合。基于(yu)(yu)沉(chen)積物(wu)(wu)干重(zhong)的(de)(de)%。120年活性(xing)炭(tan)(tan)修正(zheng)(zheng)(zheng)沉(chen)積物(wu)(wu)rpm產生(sheng)(sheng)下混(hun)合7天PBDE污(wu)染沉(chen)積物(wu)(wu)樣品。等份的(de)(de)修正(zheng)(zheng)(zheng)沉(chen)淀(dian)物(wu)(wu)(1).0g，干重(zhong))，一片1cm PDMS纖(xian)維和1.5mL水置于(yu)(yu)20mL用玻璃瓶(ping)測量C 自(zi)由(you)度如上(shang)所述PBDEs。7天后(hou)，回(hui)收PDMS纖(xian)維，提(ti)取(qu)和分析。

　　活性炭沉積(ji)在混合條件(jian)下(xia)PDMS纖維(wei)吸收動力學(xue)。

　　多溴聯苯醚中活性炭(tan)類型的差異

　　通過活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附或隔離平(ping)(ping)衡(heng)PBDEs反映(ying)了它們PDMS纖維(wei)(C PDMS)檢測到的(de)水平(ping)(ping)變化。在(zai)JL在(zai)沉(chen)(chen)(chen)積物(wu)(wu)中，隨著(zhu)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)修正，C PDMS顯(xian)著(zhu)下(xia)降(jiang)，并且活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)類型之間的(de)減少不同(tong)(圖(tu)2)。例(li)如，當生物(wu)(wu)炭(tan)用于0時.5%修正JL沉(chen)(chen)(chen)積物(wu)(wu)時，C PDMS30水平(ping)(ping)降(jiang)低到未沉(chen)(chen)(chen)降(jiang)沉(chen)(chen)(chen)積物(wu)(wu)中.0-67.8%。木(mu)炭(tan)(29.7-63.5%的(de)效果與生物(wu)(wu)炭(tan)相似(圖(tu)2)。相比之下(xia)，活(huo)性(xing)炭(tan)修正沉(chen)(chen)(chen)積物(wu)(wu)C PDMS下(xia)降(jiang)幅度較大(圖(tu)2)。例(li)如，在(zai)0中.5%活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)JL對(dui)(dui)于不同(tong)的(de)同(tong)源物(wu)(wu)，C PDMS降(jiang)至未改(gai)進處(chu)理(li)水平(ping)(ping)1.8-8.1%。平(ping)(ping)均而言，添(tian)加1.0%的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)導致(zhi)所選活(huo)性(xing)炭(tan)BDE同(tong)系物(wu)(wu)的(de)C PDMS將1降(jiang)低到對(dui)(dui)照(zhao)水平(ping)(ping).7-5.9%表明活(huo)性(xing)炭(tan)在(zai)沉(chen)(chen)(chen)積物(wu)(wu)中螯合PBDEs能(neng)力(li)遠高于其他黑碳材料。

　　沉積在水中(zhong)PDMS纖維上(shang)的(de)BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)不同(tong)類型活性炭的(de)濃度隔(ge)離效果。

　　本(ben)研究開發了(le)一(yi)種測(ce)量(liang)沉(chen)積(ji)(ji)物(wu)中不(bu)含(han)多(duo)(duo)溴二苯(ben)(ben)(ben)醚(mi)的(de)(de)方法(fa)C，該方法(fa)進一(yi)步用于(yu)比(bi)較不(bu)同的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)材料C free密(mi)封多(duo)(duo)溴聯苯(ben)(ben)(ben)醚(mi)的(de)(de)效率(lv)。研究結果表(biao)明，雖(sui)然不(bu)含(han)多(duo)(duo)溴二苯(ben)(ben)(ben)醚(mi)的(de)(de)C通過活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)修正減(jian)少，但(dan)不(bu)同類型(xing)的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)之間存在很(hen)大差異，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)比(bi)生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)或(huo)木炭(tan)(tan)(tan)更(geng)(geng)有效。此外，由于(yu)微(wei)孔分布不(bu)同，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)優先隔(ge)(ge)(ge)離(li)低(di)溴化(hua)(hua)溴化(hua)(hua)BDE，生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)或(huo)木炭(tan)(tan)(tan)表(biao)現出高溴化(hua)(hua)溴化(hua)(hua)二苯(ben)(ben)(ben)醚(mi)的(de)(de)選擇性(xing)(xing)吸(xi)附(fu)。減(jian)少C.同一(yi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)修正案的(de)(de)沉(chen)積(ji)(ji)物(wu)之間的(de)(de)免(mian)費差異很(hen)大，而(er)且更(geng)(geng)高OC含(han)量(liang)似乎抑制(zhi)了(le)炭(tan)(tan)(tan)黑的(de)(de)作用。另一(yi)方面(mian)，由于(yu)天(tian)然有機物(wu)或(huo)膠體可能競爭吸(xi)附(fu)位(wei)點(dian)或(huo)阻塞微(wei)孔，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)隔(ge)(ge)(ge)離(li)能力可能會因老化(hua)(hua)效應(ying)而(er)發生變(bian)化(hua)(hua)。因此，在應(ying)用于(yu)污染沉(chen)積(ji)(ji)物(wu)原位(wei)修復之前，需要進一(yi)步了(le)解活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)多(duo)(duo)溴二苯(ben)(ben)(ben)醚(mi)等老化(hua)(hua)情(qing)況(kuang)HOCs對活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)類型(xing)的(de)(de)隔(ge)(ge)(ge)離(li)和依賴。