活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與傳(chuan)統活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)相比，活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)納米材料(liao)具有較高(gao)的(de)表面(mian)(mian)體(ti)積比，吸(xi)引了環境污染(ran)物和(he)(he)(he)(he)有害(hai)金(jin)屬(shu)的(de)注(zhu)意。但由于(yu)酸(suan)性(xing)(xing)(xing)(xing)表面(mian)(mian)官(guan)能團，碳納米管和(he)(he)(he)(he)石墨烯(xi)對從水中(zhong)(zhong)去(qu)除氧(yang)代陰離子無效。在這里，我們展示了去(qu)離子水溶液(ye)中(zhong)(zhong)對砷酸(suan)鹽和(he)(he)(he)(he)硒酸(suan)鹽的(de)良好吸(xi)附。納米活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)關鍵特點(dian)是去(qu)除金(jin)屬(shu)氧(yang)化物納米顆粒的(de)微(wei)孔和(he)(he)(he)(he)堿性(xing)(xing)(xing)(xing)表面(mian)(mian)基團的(de)存在。與商業活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)相比，納米活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)在運河和(he)(he)(he)(he)井水中(zhong)(zhong)具有優異的(de)砷酸(suan)鹽去(qu)除和(he)(he)(he)(he)微(wei)堿性(xing)(xing)(xing)(xing)pH。

　　隨著活(huo)(huo)性(xing)炭納米(mi)(mi)技術(shu)的(de)發展，人(ren)們一(yi)直在開發利用(yong)這些納米(mi)(mi)活(huo)(huo)性(xing)炭材料進行水處(chu)理的(de)高(gao)表面體積比。*近證明了活(huo)(huo)性(xing)炭和(he)石墨(mo)烯基吸附劑(ji)用(yong)于去(qu)除汞(gong)、砷、鉻和(he)硒等(deng)金屬的(de)吸附作用(yong)。與碳納米(mi)(mi)管和(he)石墨(mo)烯不同，活(huo)(huo)性(xing)炭納米(mi)(mi)結構具有良(liang)好的(de)生(sheng)物(wu)相容性(xing)。因此(ci)，納米(mi)(mi)活(huo)(huo)性(xing)炭可能是環境修復應用(yong)的(de)有希望材料，如(ru)從水中去(qu)除有害金屬。

　　球形納米活性炭材料

　　在前溶液中加入金屬(shu)鹽，加熱分解(jie)，形成金屬(shu)氧(yang)化物(wu)納(na)米顆(ke)粒，作為碳(tan)(tan)水化合(he)物(wu)源碳(tan)(tan)化的(de)成核點(dian)。合(he)成蝕刻去除金屬(shu)氧(yang)化物(wu)納(na)米顆(ke)粒，留下高多孔(kong)活(huo)性炭(tan)(圖(tu)1A)。活(huo)性炭(tan)中金屬(shu)氧(yang)化物(wu)納(na)米顆(ke)粒的(de)尺(chi)寸可以通過調整(zheng)前體的(de)比例來控制，從而控制孔(kong)徑。因(yin)此，該合(he)成方(fang)法可用于吸附金，活(huo)性炭(tan)材料的(de)起源和物(wu)理化學性質（如(ru)表面積(ji)、微孔(kong)）差異很大(da)，隔離沉積(ji)物(wu)PBDEs對(dui)效(xiao)果(guo)了解(jie)較少。

　　根據不(bu)(bu)同的(de)原(yuan)料(liao)(liao)、燃(ran)燒方法和廣泛的(de)可用性(xing)(xing)和應用，選(xuan)擇(ze)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)和生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)三種(zhong)不(bu)(bu)同的(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)。木(mu)炭(tan)(tan)來源于4000木(mu)質(zhi)素材(cai)(cai)料(liao)(liao)°C下的(de)燃(ran)燒。原(yuan)料(liao)(liao)為4000生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)樣品(pin)℃由不(bu)(bu)完全(quan)燃(ran)燒引起的(de)。將所有活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)材(cai)(cai)料(liao)(liao)研磨成100目(0.149mm使用前在室溫下儲存孔徑)。以上分析了(le)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)材(cai)(cai)料(liao)(liao)OC含量。使用表面(mian)積分析儀BET氮等(deng)溫線測定比表面(mian)積(SSA)和微(wei)孔率(lv)。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)、生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)。

　　為(wei)了(le)比(bi)較活性炭(tan)材料(liao)降低沉(chen)(chen)積(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)中不含多溴二苯(ben)醚(mi)的C的有(you)效性，在用于纖(xian)(xian)維暴露之前，用活性炭(tan)，木(mu)炭(tan)或生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)對JL和(he)SD修正(zheng)了(le)沉(chen)(chen)積(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)。在沉(chen)(chen)淀(dian)物(wu)(wu)(wu)中加入1000μg/ kg每種多溴二苯(ben)醚(mi)同源物(wu)(wu)(wu)，如上述平衡7天(tian)，然后在0(未修正(zheng)對照)，0.5，1.0，1.5，3.0和(he)6.與活性炭(tan)、木(mu)炭(tan)或生(sheng)物(wu)(wu)(wu)炭(tan)混(hun)合(he)。基于沉(chen)(chen)積(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)干(gan)重的%。120年活性炭(tan)修正(zheng)沉(chen)(chen)積(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)rpm產生(sheng)下(xia)混(hun)合(he)7天(tian)PBDE污染沉(chen)(chen)積(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)樣品。等份的修正(zheng)沉(chen)(chen)淀(dian)物(wu)(wu)(wu)(1).0g，干(gan)重)，一片1cm PDMS纖(xian)(xian)維和(he)1.5mL水置(zhi)于20mL用玻(bo)璃瓶測量C 自由度(du)如上所述PBDEs。7天(tian)后，回收(shou)PDMS纖(xian)(xian)維，提取和(he)分析。

　　活性(xing)炭沉(chen)積(ji)在混合條件下PDMS纖(xian)維(wei)吸收(shou)動(dong)力學。

　　多溴聯苯醚(mi)中活性炭類型(xing)的差(cha)異

　　通過活(huo)性(xing)炭(tan)吸附或(huo)隔離(li)平(ping)衡PBDEs反映了它們PDMS纖維(wei)(C PDMS)檢測到的(de)(de)水平(ping)變化。在JL在沉積物(wu)(wu)中，隨著(zhu)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)修(xiu)(xiu)正，C PDMS顯(xian)著(zhu)下降(jiang)(jiang)，并且活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)類型之間(jian)的(de)(de)減少不同(tong)(圖2)。例如(ru)，當生(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)用(yong)于(yu)0時(shi).5%修(xiu)(xiu)正JL沉積物(wu)(wu)時(shi)，C PDMS30水平(ping)降(jiang)(jiang)低(di)到未沉降(jiang)(jiang)沉積物(wu)(wu)中.0-67.8%。木炭(tan)(29.7-63.5%的(de)(de)效(xiao)果與生(sheng)物(wu)(wu)炭(tan)相似(圖2)。相比之下，活(huo)性(xing)炭(tan)修(xiu)(xiu)正沉積物(wu)(wu)C PDMS下降(jiang)(jiang)幅度較(jiao)大(圖2)。例如(ru)，在0中.5%活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)JL對于(yu)不同(tong)的(de)(de)同(tong)源物(wu)(wu)，C PDMS降(jiang)(jiang)至未改進處理(li)水平(ping)1.8-8.1%。平(ping)均而言，添加(jia)1.0%的(de)(de)活(huo)性(xing)炭(tan)導致所(suo)選活(huo)性(xing)炭(tan)BDE同(tong)系物(wu)(wu)的(de)(de)C PDMS將(jiang)1降(jiang)(jiang)低(di)到對照水平(ping).7-5.9%表(biao)明活(huo)性(xing)炭(tan)在沉積物(wu)(wu)中螯合PBDEs能力遠高于(yu)其他黑碳材料(liao)。

　　沉積(ji)在水(shui)中PDMS纖維(wei)上(shang)的BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和(he)154(F)不(bu)同(tong)類型(xing)活性炭的濃度隔離效果。

　　本研究開(kai)發了(le)一種測(ce)量沉(chen)積(ji)物中不(bu)含多(duo)溴(xiu)(xiu)(xiu)二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)方法(fa)C，該方法(fa)進一步(bu)用(yong)于(yu)比較不(bu)同的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)材料C free密封多(duo)溴(xiu)(xiu)(xiu)聯(lian)苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)效(xiao)(xiao)率(lv)。研究結果表明，雖然(ran)不(bu)含多(duo)溴(xiu)(xiu)(xiu)二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)C通過活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)修(xiu)(xiu)正減少(shao)(shao)，但不(bu)同類型的(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)之間存(cun)在很(hen)(hen)大差異，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)比生物炭(tan)(tan)(tan)或(huo)木(mu)炭(tan)(tan)(tan)更(geng)有效(xiao)(xiao)。此(ci)外，由于(yu)微(wei)孔(kong)分布不(bu)同，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)優先(xian)隔(ge)離低溴(xiu)(xiu)(xiu)化溴(xiu)(xiu)(xiu)化BDE，生物炭(tan)(tan)(tan)或(huo)木(mu)炭(tan)(tan)(tan)表現出高(gao)溴(xiu)(xiu)(xiu)化溴(xiu)(xiu)(xiu)化二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)的(de)選(xuan)擇性(xing)吸附。減少(shao)(shao)C.同一活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)修(xiu)(xiu)正案的(de)沉(chen)積(ji)物之間的(de)免(mian)費差異很(hen)(hen)大，而(er)且更(geng)高(gao)OC含量似乎抑制(zhi)了(le)炭(tan)(tan)(tan)黑的(de)作用(yong)。另一方面，由于(yu)天然(ran)有機(ji)物或(huo)膠體(ti)可(ke)能(neng)競爭吸附位(wei)點(dian)或(huo)阻塞微(wei)孔(kong)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)隔(ge)離能(neng)力可(ke)能(neng)會因老化效(xiao)(xiao)應而(er)發生變化。因此(ci)，在應用(yong)于(yu)污染沉(chen)積(ji)物原位(wei)修(xiu)(xiu)復之前(qian)，需要進一步(bu)了(le)解活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)多(duo)溴(xiu)(xiu)(xiu)二(er)苯(ben)(ben)醚(mi)(mi)等老化情況HOCs對活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)類型的(de)隔(ge)離和依賴(lai)。