活性炭從液體中吸附汞

　　汞是(shi)環境中*有毒的(de)(de)金(jin)屬之一。活性(xing)(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)技(ji)(ji)術已經(jing)存(cun)在于汞減排(pai)技(ji)(ji)術中。活性(xing)(xing)炭是(shi)一種(zhong)通用吸(xi)(xi)附(fu)劑，被(bei)認為是(shi)去除水中汞的(de)(de)非常(chang)有效(xiao)的(de)(de)替代方(fang)法。除其他因素外，固體表面吸(xi)(xi)附(fu)污(wu)(wu)染物的(de)(de)有效(xiao)性(xing)(xing)還取決于溶(rong)劑中污(wu)(wu)染物的(de)(de)化(hua)(hua)學電荷和(he)吸(xi)(xi)附(fu)系(xi)統pH吸(xi)(xi)附(fu)劑表面的(de)(de)凈電荷。木質活性(xing)(xing)炭一般(ban)用作這項工作的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑。硫酸浸漬和(he)二(er)硫化(hua)(hua)碳兩次(ci)硫化(hua)(hua)，以提高汞捕獲的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)能(neng)力(li)。不同的(de)(de)溫度和(he)溶(rong)液(ye)pH分(fen)批吸(xi)(xi)附(fu)試驗值下(xia)。討(tao)論了表面化(hua)(hua)學和(he)操作條(tiao)件對(dui)吸(xi)(xi)附(fu)能(neng)力(li)的(de)(de)影響。

　　但汞(gong)(gong)(gong)是一(yi)種(zhong)重(zhong)要而有(you)用(yong)的(de)(de)(de)工業材料。汞(gong)(gong)(gong)和(he)汞(gong)(gong)(gong)化(hua)合物長期(qi)以來一(yi)直被用(yong)作油墨(辰(chen)砂，紅(hong)硫化(hua)物)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)顏料，作為早期(qi)冶金(jin)(鍍金(jin)銅)和(he)儀器(qi)儀表(溫度計，氣(qi)壓計)和(he)許(xu)多(duo)行業(從其礦石中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)回收黃金(jin))通過電(dian)解鹽水等制造氯和(he)氫氧化(hua)鈉)，或存在(zai)于它們(men)的(de)(de)(de)廢水中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。汞(gong)(gong)(gong)一(yi)旦(dan)進入食物鏈，這(zhe)種(zhong)元素就(jiu)會在(zai)人類和(he)動(dong)物中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)積累，對健康產生許(xu)多(duo)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)。為了防止汞(gong)(gong)(gong)毒性引起的(de)(de)(de)問題，提出了離子交換、吸附、硫化(hua)物沉淀、電(dian)沉積、溶(rong)劑(ji)提取和(he)膜工藝(yi)等幾種(zhong)技(ji)術(shu)。活性炭(tan)吸附被認為是從水中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)去除痕量金(jin)屬的(de)(de)(de)可用(yong)技(ji)術(shu)替代(dai)品(pin)的(de)(de)(de)經濟可行性。活性炭(tan)是一(yi)種(zhong)可從包(bao)括(kuo)工業活動(dong)廢物在(zai)內的(de)(de)(de)各種(zhong)原(yuan)。活性炭(tan)發現了從水中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)去除汞(gong)(gong)(gong)的(de)(de)(de)非(fei)常(chang)有(you)效的(de)(de)(de)替代(dai)品(pin)。

　　由(you)于(yu)溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)和(he)(he)溶(rong)(rong)劑都是(shi)(shi)固體表(biao)面的(de)競爭(zheng)，因此在液(ye)(ye)相中(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)是(shi)(shi)一(yi)種(zhong)復雜的(de)現象。簡(jian)而言(yan)之，溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)取決(jue)(jue)于(yu)活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑的(de)分子(zi)大(da)小和(he)(he)化學性(xing)質(zhi)(zhi)，以(yi)及其(qi)表(biao)面化學性(xing)質(zhi)(zhi)。根據溶(rong)(rong)液(ye)(ye)的(de)組成和(he)(he)pH值(zhi)，其(qi)可以(yi)是(shi)(shi)正的(de)，負的(de)或(huo)中(zhong)性(xing)的(de)。由(you)于(yu)優(you)先吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)物種(zhong)的(de)類型(xing)和(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)程度可能取決(jue)(jue)于(yu)表(biao)面的(de)離子(zi)狀態，這取決(jue)(jue)于(yu)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)pH值(zhi)。若流出(chu)物pH值(zhi)不能改(gai)(gai)變(bian)（例如，當(dang)必須(xu)檢(jian)測(ce)到大(da)量液(ye)(ye)體或(huo)環(huan)境問題時），適當(dang)的(de)活(huo)性(xing)炭(tan)表(biao)面改(gai)(gai)性(xing)可以(yi)提高(gao)污染物的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能力。在其(qi)他情(qing)況下，溶(rong)(rong)液(ye)(ye)可以(yi)改(gai)(gai)變(bian)pH改(gai)(gai)善吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)。

　　在過去的(de)(de)幾年(nian)里，為(wei)了提高活(huo)性(xing)炭(tan)從水介(jie)質中去除汞(gong)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)能(neng)力，表面(mian)改性(xing)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)開(kai)發受(shou)到了廣泛的(de)(de)關注。據報道，硫(liu)作為(wei)一種有利于(yu)汞(gong)吸(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)元素，因此硫(liu)的(de)(de)表面(mian)處理應該能(neng)夠(gou)改善(shan)汞(gong)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)。

　　今天，金峰介紹了三(san)種(zhong)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)作為液相中汞吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)的比較研究(jiu)。**種(zhong)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)是(shi)通過水蒸氣物理活(huo)(huo)化炭(tan)化，第二(er)種(zhong)是(shi)硫酸(suan)和(he)二(er)硫化碳(tan)，以便將(jiang)硫作為雜原子引入(ru)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)表(biao)面，第三(san)種(zhong)是(shi)普(pu)通活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)。所(suo)有活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)分批吸(xi)附(fu)(fu)和(he)測量汞，并使用(yong)吸(xi)附(fu)(fu)等溫線來比較其性(xing)能。

　　如圖所(suo)示，為了(le)獲得與零電荷相對應(ying)的(de)吸(xi)附劑(ji)點pH質量滴定(ding)的(de)結果在值下。本表總結了(le)所(suo)研究吸(xi)附劑(ji)的(de)酸堿(jian)表面基(ji)團和pH PZC的(de)結果。

　　酸(suan)堿表(biao)面基團的(de)分析表(biao)明 與改性(xing)固體的(de)結構(gou)性(xing)質相比(bi)，使用H 2 SO 4.與活性(xing)炭(tan)吸附劑(ji)相比(bi)，硫化(hua)處理增加了(le)兩個位(wei)點的(de)數量和表(biao)面化(hua)學(xue)變化(hua)。（酸(suan)基：堿基）比(bi)表(biao)示硫化(hua)處理引起的(de)表(biao)面化(hua)學(xue)變化(hua)。

　　與活性炭吸附(fu)劑相比，在AC-CS 2吸附(fu)劑觀察到表面(mian)基團(tuan)的(de)(de)數量和類(lei)型更重要的(de)(de)變(bian)化(hua)，這不(bu)僅是因為硫化(hua)吸附(fu)劑的(de)(de)結(jie)構變(bian)化(hua)，而且與表面(mian)化(hua)學變(bian)化(hua)有關(guan)，基本(ben)上通過酸(suan)堿基團(tuan)的(de)(de)數量和（酸(suan)基團(tuan)：堿基團(tuan)）的(de)(de)比例，基本(ben)上不(bu)同(tong)于未處理的(de)(de)吸附(fu)劑。對應硫化(hua)活性炭pH PZ0值(zhi)和未處理固(gu)體pH PZ0 三種(zhong)固(gu)體和溶液的(de)(de)預測(ce)值(zhi)明顯不(bu)同(tong)。pH不(bu)同(tong)的(de)(de)行(xing)為。

　　在固定(ding)pH在溫度下對活(huo)性炭吸(xi)(xi)附數據(ju)的(de)分析表(biao)明，*高(gao)吸(xi)(xi)附能力對應于AC-H 2 SO 4 吸(xi)(xi)附劑(ji)(k Freundlich參數的(de)*高(gao)值)主要是由于硫(liu)酸引(yin)起(qi)的(de)固體結構性質的(de)變化。與活(huo)性炭吸(xi)(xi)附劑(ji)相比，硫(liu)化處理產(chan)生了輕(qing)微的(de)表(biao)面化學變化。

　　使用二硫化(hua)(hua)碳(tan)作為硫化(hua)(hua)劑(ji)(與AC和AC-H 2 SO 4 與吸(xi)附(fu)劑(ji)對應(ying)的(de)相比(bi)，不(bu)同的(de)1 / n Freundlich參數)產生(sheng)了更重要(yao)的(de)表(biao)面化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)。改性固(gu)體(ti)的(de)汞吸(xi)附(fu)能力高于未經處理(li)的(de)吸(xi)附(fu)劑(ji)。這(zhe)些結(jie)果與相應(ying)的(de)表(biao)面酸和堿基團相一(yi)致。

　　活性(xing)炭汞溶液吸附研究結(jie)果

　　活性(xing)炭(tan)是從水溶(rong)(rong)液中(zhong)吸(xi)(xi)附汞的(de)優良吸(xi)(xi)附劑，通過(guo)表(biao)(biao)面(mian)(mian)化(hua)學(xue)改(gai)性(xing)可以提高(gao)其(qi)吸(xi)(xi)附效率(lv)。吸(xi)(xi)附劑容量的(de)提高(gao)不僅取(qu)決于表(biao)(biao)面(mian)(mian)改(gai)性(xing)，還取(qu)決于溶(rong)(rong)液中(zhong)溶(rong)(rong)質(zhi)的(de)電(dian)荷(he)。這兩個因(yin)素取(qu)決于溶(rong)(rong)液pH值。活性(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)硫化(hua)處理在(zai)零充電(dian)點、固體紋理性(xing)質(zhi)（基本(ben)比表(biao)(biao)面(mian)(mian)和孔徑分(fen)布）以及酸堿表(biao)(biao)面(mian)(mian)基團的(de)數量生重要變化(hua)。

　　從(cong)以上因素的(de)分析可(ke)以解釋活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)吸附能(neng)力(li)和溶(rong)液pH依(yi)賴關系。溫(wen)度對(dui)所研究固(gu)體(ti)的(de)吸附性(xing)(xing)能(neng)沒有(you)顯著影響。觀察到(dao)(dao)隨溫(wen)度的(de)吸附容量(liang)的(de)輕微增加(jia)。這種行為是由于當溶(rong)質分子將溶(rong)劑(ji)分子取代到(dao)(dao)固(gu)體(ti)表(biao)(biao)面(mian)時(shi)的(de)能(neng)量(liang)變(bian)化(hua)。　*后得出結論，硫(liu)酸(suan)表(biao)(biao)面(mian)處理對(dui)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)多孔(kong)結構(gou)和表(biao)(biao)面(mian)化(hua)學性(xing)(xing)質有(you)重要變(bian)化(hua)，達到(dao)(dao)*高吸附水平。二硫(liu)化(hua)碳(tan)的(de)硫(liu)化(hua)處理也(ye)在固(gu)體(ti)、編織性(xing)(xing)和表(biao)(biao)面(mian)化(hua)學性(xing)(xing)質等方面(mian)發生了重要變(bian)化(hua)。在這種情況下，由汞吸附的(de)有(you)利表(biao)(biao)面(mian)化(hua)學物質平衡(heng)減少了表(biao)(biao)面(mian)積和孔(kong)體(ti)積，使活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)優于未經處理的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。