活性炭降解甲醛試驗

　　甲醛(quan)(quan)是一(yi)種(zhong)有機化合物，可用(yong)于農業。在(zai)地表(biao)水(shui)中可以檢測到(dao)相對(dui)較(jiao)高水(shui)平的(de)甲醛(quan)(quan)。事(shi)實上(shang)，據(ju)報(bao)道，在(zai)處理過的(de)飲用(yong)水(shui)中發現了(le)微量(liang)聚乙(yi)醛(quan)(quan)的(de)量(liang)，濃度高達1微克-1，高于標準0.1微克大號-1。因此，我(wo)們必須找到(dao)對(dui)策(ce)，通常使用(yong)活性炭吸附。

　　飲用水中檢測到甲醛(quan)，濃(nong)度低(di)(1)μgL -1)，該值(zhi)高于標準要求。本文(wen)研(yan)究了幾(ji)種材料(liao)(liao)的(de)(de)效果：活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)(he)摻入二氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)納米(mi)(mi)的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)，不同濃(nong)度的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(C-1.5，C-40和(he)(he)C-80)這些吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)用于通過光(guang)催(cui)(cui)化(hua)(hua)氧(yang)化(hua)(hua)從(cong)水溶(rong)液中去(qu)除(chu)金屬醛(quan)。發(fa)現活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)是*有效的(de)(de)材料(liao)(liao)，其(qi)去(qu)除(chu)量幾(ji)乎超(chao)過90%。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)數據(ju)和(he)(he)組裝Langmuir等(deng)溫模(mo)型，得到q 32米(mi)(mi)(*大(da)/飽和(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)容量).258毫克(ke)值(zhi)-1 L(Langmuir常數)值(zhi)為(wei)2.013 L mg-1。在動力(li)學研(yan)究方面，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)聚(ju)乙醛(quan)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)與(yu)偽二階方程擬合良好，使吸(xi)(xi)(xi)附(fu)率(lv)常數 ? 2的(de)(de)0.023克(ke)值(zhi)mg -1 分鐘 -這意(yi)味著快(kuai)速(su)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)。納米(mi)(mi)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)具有相同的(de)(de)四聚(ju)乙醛(quan)濃(nong)度和(he)(he)0.2克(ke)L-氧(yang)化(hua)(hua)聚(ju)乙醛(quan)比活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)不太(tai)有效 -1的(de)(de)在UV光(guang)下材料(liao)(liao)的(de)(de)進料(liao)(liao)濃(nong)度和(he)(he)與(yu)二氧(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)混合的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(C-1.5)納米(mi)(mi)催(cui)(cui)化(hua)(hua)劑(ji)實現的(de)(de)*大(da)去(qu)除(chu)量為(wei)7.5 ppm約(yue)15%的(de)(de)三(san)聚(ju)氰胺(an)溶(rong)液。

　　活(huo)性炭不能有效(xiao)降解金(jin)屬醛的(de)(de)(de)原因可能是(shi)活(huo)性炭的(de)(de)(de)粒度和表面積不適合去(qu)除金(jin)屬醛。因此，一種替代方法是(shi)使用粒度小于傳統活(huo)性炭的(de)(de)(de)粉末活(huo)性炭，從而為吸附提供更多的(de)(de)(de)孔隙和表面空間。

　　以下是我們(men)實驗(yan)中(zhong)使(shi)用的活性(xing)炭參數(shu)

　　金豐活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)制造有限(xian)公司生產工作(zuo)中(zhong)使(shi)用的(de)商業（活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)、脫(tuo)色粉末活(huo)(huo)化(hua)）。碳源為(wei)木炭(tan)(tan)(tan)，經認(ren)證(zheng)，*大使(shi)用水平為(wei)250 mg / L。此外，使(shi)用以下活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)TiO 2納米(mi)催化(hua)劑(ji)：

　　具(ju)有1.5%活(huo)(huo)性炭，98.5%TiO 2(C-1.5)十(shi)六烷基三甲(jia)基溴(xiu)化(hua)銨(CTAB)活(huo)(huo)性炭二氧化(hua)鈦(活(huo)(huo)性炭)TiO 2)納米催化(hua)劑。

　　具有40%活(huo)性炭(tan)(tan)，60%TiO 2(C-40)的CTAB活(huo)性炭(tan)(tan)混合改(gai)性TiO 2納米(mi)催化劑。

　　活性(xing)炭80%，活性(xing)炭20%TiO 2(C-80)的CTAB活性(xing)炭混(hun)合改性(xing)TiO 2納(na)米(mi)催化(hua)劑。

　　制備金屬醛標準溶液

　　去(qu)(qu)離(li)子水(shui)用于(yu)整(zheng)個(ge)(ge)實驗和樣品制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)過(guo)程。這是(shi)因為去(qu)(qu)離(li)子水(shui)在反(fan)應過(guo)程中可能(neng)含有高(gao)有機含量(liang)和光(guang)(guang)催(cui)化OH自由基反(fan)應會影響GC-MS分(fen)析。甲(jia)醛(quan)儲備(bei)(bei)溶液是(shi)通過(guo)一(yi)些(xie)參考方法(fa)制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)的。甲(jia)醛(quan)固體(0.1g)加入到(dao)100mL制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)甲(jia)醇10000ppm儲屬(shu)醛(quan)儲備(bei)(bei)溶液。儲備(bei)(bei)溶液可以(yi)是(shi)1和10℃儲存(cun)時間長達一(yi)年。對于(yu)每(mei)個(ge)(ge)光(guang)(guang)催(cui)化實驗，用去(qu)(qu)離(li)子水(shui)稀(xi)釋不同量(liang)的儲備(bei)(bei)溶液mL制(zhi)(zhi)備(bei)(bei)不同金屬(shu)醛(quan)濃度的樣品溶液。金屬(shu)醛(quan)濃度范圍為0.1?15ppm。

　　圖(tu)1顯(xian)(xian)示活性(xing)炭(tan)掃(sao)描電子顯(xian)(xian)微鏡(SEM)圖(tu)像(xiang)顯(xian)(xian)示了活性(xing)炭(tan)的(de)結構(gou)和表(biao)面特征(zheng)。圖(tu)像(xiang)顯(xian)(xian)示活性(xing)炭(tan)顆粒的(de)平(ping)(ping)均尺(chi)寸約(yue)為(wei)20nm，這些顆粒聚(ju)集在一起，形成(cheng)平(ping)(ping)均尺(chi)寸為(wei)25μm角形簇。孔隙率為(wei)17.78%。從SEM圖(tu)像(xiang)，簇的(de)表(biao)面是平(ping)(ping)的(de)，粗糙的(de)，多孔的(de)。

　　用活性炭降解(jie)甲醛

　　活(huo)性(xing)炭(0.1g)，在(zai)UV-C光下，在(zai)0.1,0.5,1,5和(he)10ppm不同制備的初始濃(nong)度(du)的甲(jia)醛樣品應處(chu)理2小時(shi)。圖2比(bi)較活(huo)性(xing)炭處(chu)理后聚乙醛的濃(nong)度(du)。活(huo)性(xing)炭能有效地去除溶液中的甲(jia)醛，特別(bie)是初始濃(nong)度(du)較低的0.1,0.5和(he)1ppm(p <0.05)。

　　活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)與(yu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)混合(he)TiO 2(C-1.5)，C-40和(he)C-活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)金屬(shu)(shu)醛降解(jie)*有(you)(you)效(xiao)的材料中(zhong)，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)是(shi)降解(jie)金屬(shu)(shu)醛*有(you)(you)效(xiao)的材料。在0.1，0.5，1，5，和(he)10ppm，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)時(shi)(shi)間研(yan)究的濃度(du)范圍(wei)為(wei)0.2克L-負載濃度(du)-1表(biao)明，在低濃度(du)高于(yu)濃度(du)的情況下，去(qu)除四(si)聚乙醛更為(wei)明顯。甲(jia)醛溶液初始(shi)濃度(du)的增(zeng)加不會導致甲(jia)醛去(qu)除更有(you)(you)效(xiao)。隨著甲(jia)醛溶液初始(shi)濃度(du)的增(zeng)加，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)去(qu)除金屬(shu)(shu)醛減(jian)少。使用(yong)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)通過吸附去(qu)除金屬(shu)(shu)醛和(he)Langmuir動(dong)力學(xue)模型(xing)匹配(pei)得當q m值(zhi)為(wei)32.258mg g-1，K L值(zhi)為(wei)2.013 L mg -1.說明吸附有(you)(you)利(li)于(yu)去(qu)除金屬(shu)(shu)醛。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)聚乙醛的吸附非常適合(he)偽(wei)二級動(dong)力學(xue)，并給出(chu) 2的0.023克值(zhi)毫克-1 分(fen)鐘-1表(biao)明活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)能(neng)在短時(shi)(shi)間內有(you)(you)效(xiao)去(qu)除四(si)聚乙醛。

　　與活性炭(tan)相比(bi)，活性炭(tan)混合TiO 2(C-1.5，C-40和(he)C-80)在研究濃度(du)(du)范(fan)圍內，催化(hua)(hua)劑(ji)負載濃度(du)(du)、光強度(du)(du)和(he)反應時(shi)間對通過光催化(hua)(hua)去除溶液中的甲(jia)醛無效。

　　對(dui)UV-C對(dui)光的(de)(de)影響(xiang)和納(na)米催(cui)化劑(ji)(ji)碳含(han)量增(zeng)加(jia)的(de)(de)分析表(biao)明，(1)單獨UV-C光對(dui)去(qu)除(chu)(chu)金屬醛(quan)(quan)(quan)沒有影響(xiang)，(2)增(zeng)加(jia)納(na)米催(cui)化劑(ji)(ji)碳含(han)量僅略微促進甲(jia)(jia)醛(quan)(quan)(quan)降解(jie)(約4%)。然而，在黑(hei)暗條件(jian)下(xia)，單獨的(de)(de)活性炭(tan)去(qu)除(chu)(chu)77%的(de)(de)甲(jia)(jia)醛(quan)(quan)(quan)UV-C它可以(yi)(yi)在光下(xia)去(qu)除(chu)(chu)81%以(yi)(yi)上。甲(jia)(jia)醛(quan)(quan)(quan)可通過吸(xi)附活性炭(tan)去(qu)除(chu)(chu)。然而，它會(hui)在UV-C光下(xia)工作更有效。從本研究中可以(yi)(yi)看出(chu)，UV-C光強，甲(jia)(jia)醛(quan)(quan)(quan)溶液pH值、反(fan)應時(shi)間、物(wu)質(zhi)(zhi)負(fu)應時(shi)間、物(wu)質(zhi)(zhi)負(fu)載濃(nong)度(du)等參數，找出(chu)甲(jia)(jia)醛(quan)(quan)(quan)降解(jie)的(de)(de)*佳參數。