攪拌技術對活性炭吸附的影響

　　活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)過程是去除(chu)水中有(you)機(ji)污(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)*有(you)效的方(fang)法之(zhi)一(yi)。吸(xi)附(fu)設計相對(dui)靈活簡單(dan)，成本低(di)，操作再生方(fang)便，無或(huo)低(di)代有(you)毒物(wu)質。由于活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有(you)較(jiao)高的表(biao)面(mian)積(ji)、孔體積(ji)和孔徑分布，是目前(qian)吸(xi)附(fu)效率*高的有(you)機(ji)污(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)吸(xi)附(fu)劑。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)上(shang)有(you)機(ji)化(hua)(hua)合物(wu)吸(xi)附(fu)的有(you)效性(xing)(xing)取決于其孔隙結構和表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質、物(wu)理化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質（分子量、溶(rong)(rong)解度(du)、極性(xing)(xing)、官(guan)能組(zu)類(lei)型(xing)）、溶(rong)(rong)液化(hua)(hua)學(xue)性(xing)(xing)質（離子強度(du)、pH值(zhi))和溫度(du)。這些因素對(dui)不同有(you)機(ji)污(wu)染(ran)(ran)(ran)物(wu)的動力學(xue)和吸(xi)附(fu)平衡有(you)不同的影響。

　　吸附試驗通(tong)常(chang)在含(han)有固定體積吸附溶液（初(chu)始濃度(du)不同）和(he)已(yi)知質量吸附劑的錐形瓶中進行。然后搖動樣品(pin)，直(zhi)到達(da)到平(ping)衡。然而，作者(zhe)很少提供樣品(pin)混合(he)(he)的條件(jian)。混合(he)(he)對(dui)吸附的影響(xiang)(xiang)通(tong)常(chang)被(bei)忽視。只有少數研究過(guo)吸附和(he)混合(he)(he)速(su)度(du)的影響(xiang)(xiang)。然而，據我(wo)們所知，不同混合(he)(he)技術對(dui)吸附的影響(xiang)(xiang)尚未被(bei)研究。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)有(you)機污(wu)染(ran)物(wu)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)動力學和(he)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力的(de)不同攪拌技術(shu)及其(qi)影響(xiang)。通過氣泡將樣品與(yu)實驗室(shi)搖動器、機械(槳式)攪拌器和(he)磁性(xing)(xing)(xing)攪拌器混合。還(huan)檢(jian)查了(le)攪拌速(su)度(du)的(de)影響(xiang)。4-氯(lv)酚(fen)(fen)(4-氯(lv)酚(fen)(fen))-CP)作為目標污(wu)染(ran)物(wu)，它對(dui)水生生物(wu)、植物(wu)和(he)人(ren)類有(you)毒，在飲用水中(zhong)很(hen)常見。另外(wai)，對(dui)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上(shang)4-氯(lv)苯(ben)酚(fen)(fen)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)也有(you)很(hen)好的(de)描述。介紹了(le)4-氯(lv)酚(fen)(fen)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)在各(ge)種改(gai)性(xing)(xing)(xing)和(he)未改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上(shang)，以及4-氯(lv)酚(fen)(fen)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)在影響(xiang)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上(shang)-CP其(qi)他吸(xi)附(fu)(fu)(fu)因素的(de)影響(xiang)，包括離子強度(du)和(he)pH 。

　　所需的(de)實驗(yan)材料和(he)儀(yi)器

　　4-氯酚、活性(xing)炭(tan)、鹽酸、氫氟酸和(he)HPLC級乙腈。顆粒活性(xing)炭(tan)作(zuo)為吸(xi)附劑，使用(yong)前使用(yong)活性(xing)炭(tan)HCl和(he)HF預處理(li)濃(nong)酸除灰，用(yong)去(qu)離子水沖洗幾次。然后130吸(xi)附劑℃烘(hong)箱干燥至恒重，并在烘(hong)箱中進一步研究(jiu)。活性(xing)炭(tan)表面積(S BET)根據氮低溫吸(xi)附-解吸(xi)等(deng)溫線確定。在吸(xi)附研究(jiu)中，通過空(kong)氣、氮氣、實驗(yan)室搖(yao)床、機械攪(jiao)拌(ban)器和(he)磁攪(jiao)拌(ban)器分別測試活性(xing)炭(tan)樣品。

　　吸附實驗

　　吸附實驗(yan)包(bao)含0.05μL4-CP溶液和0.025g在活(huo)性炭錐形(xing)瓶(或圓底(di)燒瓶)中進(jin)(jin)行(xing)動(dong)力學研究。℃下進(jin)(jin)行(xing)初始4-CP濃度為1.0mmol L -1.色譜測量4-CP的濃度。

　　分析方法

　　4-CP的(de)濃(nong)度通過使(shi)用UV測(ce)量高效液相色(se)譜(pu)。2.使(shi)用色(se)譜(pu)分析.0×150mm，3μm柱進行(xing)。色(se)譜(pu)條件如(ru)下：流(liu)動(dong)相 - 乙(yi)腈/水乙(yi)酸(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流(liu)速0.25mL min -1 ; 和分析波長281nm。所有實驗(yan)(yan)(yan)在相同(tong)條件下一式三份進行(xing)，平均值用于進一步計算。使(shi)用t檢驗(yan)(yan)(yan)和/或ANOVA和Tukey檢驗(yan)(yan)(yan)分析獲得的(de)數據。用*低顯著(zhu)性差異(yi)檢查(cha)任(ren)何一對治(zhi)療方法之間的(de)差異(yi)，顯著(zhu)性水平為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混(hun)合技術4-CP實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)動器、機(ji)械(xie)(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器和(he)磁(ci)(ci)力攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器用(yong)于(yu)吸(xi)附(fu)的(de)(de)影(ying)響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)附(fu)劑和(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)錐形瓶。結果(guo)(guo)如(ru)圖1所示(shi) 。實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)床(chuang)(chuang)、機(ji)械(xie)(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)機(ji)和(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)機(ji)的(de)(de)偽二次速(su)率(lv)常數分別(bie)為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)統(tong)計(ji)學上，機(ji)械(xie)(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器和(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器之間的(de)(de)吸(xi)附(fu)速(su)度(du)差(cha)異并不明(ming)顯(p = 0.34)。在(zai)這(zhe)兩種情況下，吸(xi)附(fu)比使用(yong)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)床(chuang)(chuang)更(geng)快(kuai)。實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)床(chuang)(chuang)與機(ji)械(xie)(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器、實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)床(chuang)(chuang)與磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器的(de)(de)差(cha)異具(ju)有(you)統(tong)計(ji)顯著性(xing)(q e)觀察(cha)到相同的(de)(de)相關性(xing)，如(ru)下：1.359(實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)(yao)床(chuang)(chuang)).442和(he)1.430(磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器)mmol·g -1。所有(you)這(zhe)些結果(guo)(guo)表明(ming)，混(hun)合技術在(zai)動力學和(he)吸(xi)附(fu)平衡中起著重要作用(yong)。比實(shi)驗(yan)(yan)(yan)室(shi)振蕩器更(geng)好(hao)地觀察(cha)到機(ji)械(xie)(xie)(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器和(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器的(de)(de)結果(guo)(guo)。吸(xi)附(fu)速(su)率(lv)和(he)吸(xi)附(fu)容量(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)是攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)棒或攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)槳與活(huo)(huo)性(xing)炭物理接觸的(de)(de)結果(guo)(guo)。因(yin)此，吸(xi)附(fu)材料(liao)的(de)(de)尺寸減小，吸(xi)附(fu)位點更(geng)容易接近(jin)吸(xi)附(fu)分子(zi)吸(xi)附(fu)動力學和(he)活(huo)(huo)性(xing)炭粒徑的(de)(de)增(zeng)加(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研究(jiu)了(le)混合(he)速(su)(su)度對水溶液對4-氯(lv)酚吸附(fu)的影響。吸附(fu)劑量，初始(shi)4-CP濃度和(he)溫度保持恒(heng)定。1000年使用機械攪(jiao)拌器(qi)和(he)磁(ci)性攪(jiao)拌器(qi)rpm至500rpm研究(jiu)速(su)(su)度。4.攪(jiao)拌速(su)(su)率-CP吸附(fu)影響見圖2和(he)表1。

　　可(ke)以(yi)(yi)看出(chu)，吸(xi)附速(su)(su)(su)率(lv)受攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)很大(da)(da) - 隨著(zhu)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增加，吸(xi)附率(lv)顯著(zhu)提高(gao)。攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)率(lv)從(cong)1000開始rpm增加到(dao)500rpm，k 2值分別從(cong)0.577增加到(dao)1.264g mmol -1 h -1(機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji))和0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi))。在相同的(de)(de)(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)(du)下(xia)，機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)和磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)之間的(de)(de)(de)(de)差異沒有(you)統計意義(yi)(p > 0.05)。4-CP由于湍流(liu)液體擴散到(dao)活性(xing)(xing)炭(tan)顆(ke)(ke)粒周圍(wei)的(de)(de)(de)(de)液體邊界層(ceng)擴散到(dao)活性(xing)(xing)炭(tan)顆(ke)(ke)粒周圍(wei)的(de)(de)(de)(de)液體邊界層(ceng)的(de)(de)(de)(de)速(su)(su)(su)率(lv)變高(gao)。隨著(zhu)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增加，吸(xi)附劑顆(ke)(ke)粒的(de)(de)(de)(de)破碎程(cheng)度(du)(du)可(ke)能會進一步(bu)增強。在這些研究中(zhong)，試(shi)驗前和試(shi)驗后的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附劑顆(ke)(ke)粒大(da)(da)小尚(shang)未確定，但在4歲-CP有(you)證(zheng)據可(ke)以(yi)(yi)檢查吸(xi)附動(dong)力學(xue)活性(xing)(xing)炭(tan)小的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。還描述了活性(xing)(xing)白土在堿性(xing)(xing)染料吸(xi)附上的(de)(de)(de)(de)增加[ 6 ]以(yi)(yi)及乙酸，吡蟲啉(lin)和4-氯苯酚在活性(xing)(xing)炭(tan)上。

　　表1中(zhong)的(de)數據(ju) 也說(shuo)(shuo)明(ming)攪(jiao)拌速率(lv)不僅影響吸附(fu)動(dong)力學，還影響4-CP去除水中(zhong)的(de)效(xiao)率(lv)。吸附(fu)容(rong)(rong)量(liang)從1.385增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1.520 mmol·g -1(機(ji)械攪(jiao)拌機(ji))和(he)從1.391增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)拌器(qi))從100增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)500rpm。觀察(cha)到(dao)從20.06 4-CP吸附(fu)容(rong)(rong)量(liang)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)至23.04毫克(ke)-1攪(jiao)拌速度從300到(dao)600轉。然(ran)而(er)，一(yi)些作(zuo)者(zhe)報(bao)告說(shuo)(shuo)，只有一(yi)定的(de)限度才能提高(gao)攪(jiao)拌速度，超過這(zhe)種吸附(fu)容(rong)(rong)量(liang)沒有顯著(zhu)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)吸附(fu)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。在某些情況下(xia)，觀察(cha)到(dao)吸附(fu)容(rong)(rong)量(liang)在更高(gao)混合速率(lv)較高(gao)。正如作(zuo)者(zhe)所(suo)提出的(de)，這(zhe)是因為吸附(fu)分子(zi)和(he)吸附(fu)劑顆(ke)粒的(de)動(dong)能在非(fei)常高(gao)的(de)攪(jiao)拌速度下(xia)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)足以相互(hu)碰撞，導致分離松散的(de)吸附(fu)分子(zi)。

　　本文闡述了不同(tong)攪拌技(ji)術對顆粒活性炭吸附(fu)4-氯酚的(de)(de)影響(xiang)。研究(jiu)了燒(shao)瓶類型的(de)(de)影響(xiang)，包括實驗(yan)室搖(yao)床、機(ji)(ji)械攪拌機(ji)(ji)、磁性攪拌機(ji)(ji)和混合(he)氣(qi)(qi)泡（空氣(qi)(qi)或氮氣(qi)(qi)）的(de)(de)攪拌機(ji)(ji)類型。它還測試了混合(he)速度對活性炭上4-氯酚吸附(fu)的(de)(de)影響(xiang)。