活性炭從液體中吸附汞

　　汞是(shi)(shi)環(huan)境(jing)中(zhong)*有(you)毒的(de)(de)(de)(de)金屬之一。活性(xing)炭吸(xi)附(fu)技(ji)術已經存在于(yu)汞減排技(ji)術中(zhong)。活性(xing)炭是(shi)(shi)一種通用吸(xi)附(fu)劑(ji)，被認為是(shi)(shi)去除水中(zhong)汞的(de)(de)(de)(de)非常有(you)效(xiao)的(de)(de)(de)(de)替代方法(fa)。除其他(ta)因素外，固體表(biao)(biao)面(mian)(mian)吸(xi)附(fu)污(wu)染(ran)物的(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)性(xing)還取決于(yu)溶(rong)劑(ji)中(zhong)污(wu)染(ran)物的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學電荷和(he)(he)吸(xi)附(fu)系統(tong)pH吸(xi)附(fu)劑(ji)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)凈電荷。木質活性(xing)炭一般用作這(zhe)項(xiang)工作的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)劑(ji)。硫(liu)酸浸漬和(he)(he)二硫(liu)化(hua)(hua)碳兩次(ci)硫(liu)化(hua)(hua)，以提高汞捕獲的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)能(neng)力。不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)溫度和(he)(he)溶(rong)液pH分批吸(xi)附(fu)試驗值(zhi)下。討論(lun)了(le)表(biao)(biao)面(mian)(mian)化(hua)(hua)學和(he)(he)操作條件對吸(xi)附(fu)能(neng)力的(de)(de)(de)(de)影響。

　　但汞(gong)(gong)是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)重要而有用(yong)(yong)的(de)(de)(de)工(gong)業材料(liao)。汞(gong)(gong)和汞(gong)(gong)化合物(wu)長期以來一(yi)直(zhi)被用(yong)(yong)作油墨(mo)(辰砂，紅硫化物(wu))中的(de)(de)(de)顏料(liao)，作為早(zao)期冶金(鍍金銅)和儀(yi)器儀(yi)表(溫度計(ji)，氣壓計(ji))和許多(duo)行業(從(cong)其礦石中回收(shou)黃(huang)金)通(tong)過電解鹽水等制造氯(lv)和氫氧化鈉)，或存在(zai)于它們的(de)(de)(de)廢水中。汞(gong)(gong)一(yi)旦進(jin)入(ru)食(shi)物(wu)鏈，這種(zhong)(zhong)元素就會在(zai)人類和動物(wu)中積(ji)累，對健康產(chan)生許多(duo)不利影響。為了防(fang)止(zhi)汞(gong)(gong)毒(du)性(xing)(xing)(xing)引(yin)起的(de)(de)(de)問題(ti)，提出了離子交換、吸(xi)附、硫化物(wu)沉淀、電沉積(ji)、溶劑提取(qu)和膜工(gong)藝(yi)等幾(ji)種(zhong)(zhong)技(ji)術。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)附被認為是(shi)從(cong)水中去(qu)除(chu)痕量金屬(shu)的(de)(de)(de)可用(yong)(yong)技(ji)術替(ti)代品(pin)的(de)(de)(de)經濟可行性(xing)(xing)(xing)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)是(shi)一(yi)種(zhong)(zhong)可從(cong)包括工(gong)業活(huo)動廢物(wu)在(zai)內的(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)原(yuan)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)發現了從(cong)水中去(qu)除(chu)汞(gong)(gong)的(de)(de)(de)非(fei)常(chang)有效的(de)(de)(de)替(ti)代品(pin)。

　　由(you)于溶質(zhi)和(he)溶劑(ji)都是固體(ti)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)競爭，因此(ci)在(zai)液(ye)相(xiang)中吸(xi)附是一種(zhong)復雜(za)的(de)(de)(de)(de)現(xian)象。簡而言(yan)之(zhi)，溶質(zhi)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附取決于活性(xing)炭(tan)吸(xi)附劑(ji)的(de)(de)(de)(de)分子(zi)大小(xiao)和(he)化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)，以及(ji)其表(biao)面(mian)(mian)化(hua)學(xue)性(xing)質(zhi)。根據溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)組成和(he)pH值，其可(ke)以是正的(de)(de)(de)(de)，負的(de)(de)(de)(de)或中性(xing)的(de)(de)(de)(de)。由(you)于優先吸(xi)附物種(zhong)的(de)(de)(de)(de)類型(xing)和(he)吸(xi)附程度可(ke)能(neng)取決于表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)離子(zi)狀態，這取決于溶液(ye)pH值。若(ruo)流出物pH值不能(neng)改(gai)變（例如(ru)，當必須檢測到大量液(ye)體(ti)或環境(jing)問題時），適當的(de)(de)(de)(de)活性(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)(mian)改(gai)性(xing)可(ke)以提高污(wu)染物的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附能(neng)力。在(zai)其他情況下，溶液(ye)可(ke)以改(gai)變pH改(gai)善吸(xi)附。

　　在(zai)過去的幾年里，為了提高活(huo)性(xing)炭從水介質中去除(chu)汞(gong)的吸(xi)附能力(li)，表面(mian)改(gai)性(xing)活(huo)性(xing)炭的開發(fa)受到了廣(guang)泛(fan)的關注。據報道，硫作為一(yi)種有利于汞(gong)吸(xi)附的元素(su)，因此(ci)硫的表面(mian)處理應該(gai)能夠(gou)改(gai)善汞(gong)的吸(xi)附。

　　今天，金峰(feng)介紹(shao)了三種(zhong)(zhong)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭作為(wei)液相中(zhong)汞吸(xi)附劑(ji)的比(bi)較研究。**種(zhong)(zhong)吸(xi)附劑(ji)是(shi)通過水蒸氣物(wu)理活(huo)(huo)(huo)化(hua)炭化(hua)，第(di)二(er)種(zhong)(zhong)是(shi)硫酸和(he)二(er)硫化(hua)碳，以便將(jiang)硫作為(wei)雜原(yuan)子引入(ru)吸(xi)附劑(ji)表面(mian)，第(di)三種(zhong)(zhong)是(shi)普通活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭。所有活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭分批吸(xi)附和(he)測量汞，并(bing)使用吸(xi)附等(deng)溫線來比(bi)較其性(xing)(xing)能。

　　如圖(tu)所示，為了獲得與(yu)零電荷相(xiang)對應的(de)(de)吸附劑點pH質量(liang)滴定的(de)(de)結果在值下。本表總結了所研究(jiu)吸附劑的(de)(de)酸堿表面基團(tuan)和pH PZC的(de)(de)結果。

　　酸(suan)堿表(biao)面(mian)基(ji)(ji)團(tuan)的分析表(biao)明(ming) 與(yu)改性(xing)固體的結(jie)構性(xing)質相比(bi)，使用H 2 SO 4.與(yu)活(huo)性(xing)炭吸附劑相比(bi)，硫(liu)化(hua)處(chu)理增加(jia)了兩個位點的數量(liang)和表(biao)面(mian)化(hua)學(xue)(xue)變化(hua)。（酸(suan)基(ji)(ji)：堿基(ji)(ji)）比(bi)表(biao)示硫(liu)化(hua)處(chu)理引(yin)起(qi)的表(biao)面(mian)化(hua)學(xue)(xue)變化(hua)。

　　與活性炭吸附劑相比，在AC-CS 2吸附劑觀察到(dao)表(biao)面基團(tuan)的(de)(de)數(shu)量和類型更重要的(de)(de)變化(hua)，這不(bu)僅是(shi)因為硫化(hua)吸附劑的(de)(de)結構變化(hua)，而(er)且與表(biao)面化(hua)學(xue)變化(hua)有關(guan)，基本上(shang)通過酸堿基團(tuan)的(de)(de)數(shu)量和（酸基團(tuan)：堿基團(tuan)）的(de)(de)比例，基本上(shang)不(bu)同(tong)于未處理(li)的(de)(de)吸附劑。對(dui)應硫化(hua)活性炭pH PZ0值和未處理(li)固體(ti)pH PZ0 三種固體(ti)和溶液的(de)(de)預(yu)測值明顯不(bu)同(tong)。pH不(bu)同(tong)的(de)(de)行為。

　　在固定pH在溫度下(xia)對活性炭(tan)吸附(fu)數(shu)據的分(fen)析表(biao)明，*高吸附(fu)能力對應于AC-H 2 SO 4 吸附(fu)劑(k Freundlich參數(shu)的*高值(zhi))主(zhu)要是由于硫酸引(yin)起的固體結構性質的變化。與活性炭(tan)吸附(fu)劑相比，硫化處理產(chan)生了輕微的表(biao)面化學變化。

　　使用(yong)二硫(liu)化碳(tan)作為硫(liu)化劑(ji)(與(yu)(yu)AC和(he)AC-H 2 SO 4 與(yu)(yu)吸附(fu)劑(ji)對(dui)應的(de)(de)相(xiang)比，不同(tong)的(de)(de)1 / n Freundlich參數)產生了更重(zhong)要的(de)(de)表面化學變化。改性固體的(de)(de)汞吸附(fu)能力(li)高于未經處理的(de)(de)吸附(fu)劑(ji)。這些(xie)結果與(yu)(yu)相(xiang)應的(de)(de)表面酸和(he)堿基(ji)團(tuan)相(xiang)一致。

　　活性炭(tan)汞溶液吸(xi)附研究結(jie)果

　　活性(xing)(xing)炭是(shi)從水溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)吸(xi)附(fu)汞的優良吸(xi)附(fu)劑，通過表(biao)(biao)面化學改性(xing)(xing)可以(yi)提(ti)高其吸(xi)附(fu)效率。吸(xi)附(fu)劑容量的提(ti)高不僅(jin)取決(jue)(jue)于表(biao)(biao)面改性(xing)(xing)，還取決(jue)(jue)于溶(rong)(rong)液(ye)中(zhong)溶(rong)(rong)質的電(dian)荷。這兩個因素取決(jue)(jue)于溶(rong)(rong)液(ye)pH值。活性(xing)(xing)炭表(biao)(biao)面硫(liu)化處(chu)理在(zai)零充(chong)電(dian)點(dian)、固體紋理性(xing)(xing)質（基(ji)本比(bi)表(biao)(biao)面和孔徑分布）以(yi)及酸堿表(biao)(biao)面基(ji)團的數量生重要變化。

　　從以上(shang)因素的分析(xi)可以解釋活(huo)性(xing)(xing)炭的吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力(li)和溶(rong)(rong)(rong)液pH依賴關系。溫度對所研究固體的吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)能(neng)沒有顯著影響。觀(guan)察(cha)到(dao)隨溫度的吸(xi)附(fu)(fu)容量(liang)的輕微增加。這(zhe)種行為是由于當溶(rong)(rong)(rong)質(zhi)分子將溶(rong)(rong)(rong)劑分子取(qu)代到(dao)固體表(biao)面(mian)(mian)時(shi)的能(neng)量(liang)變(bian)化(hua)。　*后(hou)得出結(jie)論，硫(liu)酸表(biao)面(mian)(mian)處(chu)理對活(huo)性(xing)(xing)炭的多孔結(jie)構和表(biao)面(mian)(mian)化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質(zhi)有重(zhong)要變(bian)化(hua)，達(da)到(dao)*高吸(xi)附(fu)(fu)水(shui)平(ping)。二硫(liu)化(hua)碳的硫(liu)化(hua)處(chu)理也在固體、編(bian)織性(xing)(xing)和表(biao)面(mian)(mian)化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質(zhi)等方(fang)面(mian)(mian)發(fa)生了重(zhong)要變(bian)化(hua)。在這(zhe)種情況下，由汞吸(xi)附(fu)(fu)的有利(li)表(biao)面(mian)(mian)化(hua)學(xue)物質(zhi)平(ping)衡減少了表(biao)面(mian)(mian)積(ji)和孔體積(ji)，使(shi)活(huo)性(xing)(xing)炭優于未(wei)經(jing)處(chu)理的活(huo)性(xing)(xing)炭。