活性炭從液體中吸附汞

　　汞(gong)(gong)是(shi)環境中(zhong)*有(you)毒的(de)(de)金屬(shu)之一。活性炭吸(xi)附(fu)(fu)技(ji)術已經存在于汞(gong)(gong)減(jian)排技(ji)術中(zhong)。活性炭是(shi)一種通用吸(xi)附(fu)(fu)劑，被認為是(shi)去(qu)除水中(zhong)汞(gong)(gong)的(de)(de)非(fei)常有(you)效的(de)(de)替代方法。除其他(ta)因素外，固(gu)體表面吸(xi)附(fu)(fu)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)的(de)(de)有(you)效性還取決于溶(rong)劑中(zhong)污(wu)染(ran)(ran)物(wu)的(de)(de)化(hua)學(xue)電荷和吸(xi)附(fu)(fu)系統pH吸(xi)附(fu)(fu)劑表面的(de)(de)凈電荷。木(mu)質活性炭一般用作(zuo)這項工作(zuo)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)劑。硫酸(suan)浸漬(zi)和二硫化(hua)碳兩次硫化(hua)，以提高汞(gong)(gong)捕獲的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力。不同的(de)(de)溫度和溶(rong)液pH分批吸(xi)附(fu)(fu)試驗值下。討論了表面化(hua)學(xue)和操作(zuo)條件(jian)對吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力的(de)(de)影(ying)響。

　　但汞(gong)是(shi)一(yi)種(zhong)重要而有(you)用的(de)工業材料。汞(gong)和(he)(he)汞(gong)化(hua)合(he)物(wu)(wu)長期(qi)以來一(yi)直被用作油墨(辰(chen)砂，紅硫化(hua)物(wu)(wu))中(zhong)的(de)顏料，作為(wei)(wei)早期(qi)冶(ye)金(鍍金銅)和(he)(he)儀(yi)器儀(yi)表(biao)(溫度計，氣壓計)和(he)(he)許(xu)多(duo)(duo)行(xing)業(從(cong)(cong)其礦石中(zhong)回收黃金)通過電(dian)解鹽水等(deng)制造(zao)氯和(he)(he)氫氧(yang)化(hua)鈉)，或存在于它們的(de)廢(fei)水中(zhong)。汞(gong)一(yi)旦進(jin)入食物(wu)(wu)鏈，這(zhe)種(zhong)元素就會(hui)在人類(lei)和(he)(he)動物(wu)(wu)中(zhong)積(ji)累，對健康(kang)產(chan)生許(xu)多(duo)(duo)不利影響(xiang)。為(wei)(wei)了(le)防止汞(gong)毒性(xing)引起的(de)問(wen)題(ti)，提出了(le)離子(zi)交(jiao)換(huan)、吸附、硫化(hua)物(wu)(wu)沉(chen)淀、電(dian)沉(chen)積(ji)、溶劑提取和(he)(he)膜(mo)工藝等(deng)幾種(zhong)技(ji)(ji)術(shu)。活(huo)性(xing)炭(tan)吸附被認為(wei)(wei)是(shi)從(cong)(cong)水中(zhong)去(qu)(qu)除痕量金屬的(de)可(ke)用技(ji)(ji)術(shu)替(ti)代(dai)品的(de)經(jing)濟(ji)可(ke)行(xing)性(xing)。活(huo)性(xing)炭(tan)是(shi)一(yi)種(zhong)可(ke)從(cong)(cong)包括工業活(huo)動廢(fei)物(wu)(wu)在內的(de)各種(zhong)原。活(huo)性(xing)炭(tan)發現了(le)從(cong)(cong)水中(zhong)去(qu)(qu)除汞(gong)的(de)非常有(you)效的(de)替(ti)代(dai)品。

　　由于(yu)溶質和(he)溶劑都(dou)是(shi)(shi)固(gu)體(ti)表(biao)面(mian)的(de)(de)競(jing)爭，因此在(zai)(zai)液(ye)相中吸(xi)(xi)附(fu)(fu)是(shi)(shi)一種復雜的(de)(de)現象。簡而(er)言之，溶質的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)取(qu)決(jue)于(yu)活性(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)分子大小(xiao)和(he)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)質，以(yi)及其(qi)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學性(xing)(xing)質。根(gen)據(ju)溶液(ye)的(de)(de)組(zu)成和(he)pH值，其(qi)可(ke)以(yi)是(shi)(shi)正(zheng)的(de)(de)，負的(de)(de)或中性(xing)(xing)的(de)(de)。由于(yu)優先吸(xi)(xi)附(fu)(fu)物(wu)種的(de)(de)類(lei)型和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)程(cheng)度可(ke)能(neng)取(qu)決(jue)于(yu)表(biao)面(mian)的(de)(de)離(li)子狀態，這取(qu)決(jue)于(yu)溶液(ye)pH值。若流出物(wu)pH值不能(neng)改(gai)變（例如，當(dang)必須檢測(ce)到大量(liang)液(ye)體(ti)或環境問題時(shi)），適當(dang)的(de)(de)活性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)改(gai)性(xing)(xing)可(ke)以(yi)提(ti)高污(wu)染物(wu)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)力。在(zai)(zai)其(qi)他情況下，溶液(ye)可(ke)以(yi)改(gai)變pH改(gai)善吸(xi)(xi)附(fu)(fu)。

　　在(zai)過去的幾年里，為(wei)了提高(gao)活(huo)性炭(tan)(tan)從水介質中去除汞(gong)(gong)的吸附(fu)能力，表面改性活(huo)性炭(tan)(tan)的開發受到了廣泛(fan)的關(guan)注。據報道，硫作為(wei)一(yi)種(zhong)有利于(yu)汞(gong)(gong)吸附(fu)的元素，因(yin)此(ci)硫的表面處理應(ying)該能夠改善汞(gong)(gong)的吸附(fu)。

　　今天，金峰介(jie)紹了三種(zhong)(zhong)活性炭作為(wei)液相中汞吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)比(bi)較研究。**種(zhong)(zhong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)是通過水蒸氣物理活化炭化，第二種(zhong)(zhong)是硫(liu)酸和二硫(liu)化碳(tan)，以(yi)便將硫(liu)作為(wei)雜原(yuan)子引(yin)入吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)表面，第三種(zhong)(zhong)是普通活性炭。所有活性炭分批吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)和測(ce)量汞，并(bing)使用吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)等溫(wen)線來比(bi)較其性能(neng)。

　　如(ru)圖所示，為(wei)了獲(huo)得與(yu)零電荷相對應的(de)吸附(fu)劑點pH質量滴定的(de)結(jie)果(guo)在值下。本表總結(jie)了所研究吸附(fu)劑的(de)酸堿表面基團和pH PZC的(de)結(jie)果(guo)。

　　酸堿表(biao)面基(ji)團(tuan)的(de)分析(xi)表(biao)明(ming) 與改性(xing)固體的(de)結(jie)構性(xing)質相比(bi)(bi)，使用H 2 SO 4.與活性(xing)炭吸附(fu)劑(ji)相比(bi)(bi)，硫化(hua)處理(li)增加了兩個(ge)位(wei)點(dian)的(de)數量(liang)和(he)表(biao)面化(hua)學(xue)變化(hua)。（酸基(ji)：堿基(ji)）比(bi)(bi)表(biao)示(shi)硫化(hua)處理(li)引起(qi)的(de)表(biao)面化(hua)學(xue)變化(hua)。

　　與活性炭(tan)吸(xi)附(fu)劑相比(bi)，在(zai)AC-CS 2吸(xi)附(fu)劑觀察到表面基(ji)團(tuan)的(de)數量和(he)類型更重要的(de)變(bian)(bian)化(hua)，這(zhe)不(bu)(bu)僅是因(yin)為硫化(hua)吸(xi)附(fu)劑的(de)結(jie)構(gou)變(bian)(bian)化(hua)，而(er)且與表面化(hua)學變(bian)(bian)化(hua)有關(guan)，基(ji)本上通過酸(suan)堿基(ji)團(tuan)的(de)數量和(he)（酸(suan)基(ji)團(tuan)：堿基(ji)團(tuan)）的(de)比(bi)例，基(ji)本上不(bu)(bu)同于(yu)未處理的(de)吸(xi)附(fu)劑。對應硫化(hua)活性炭(tan)pH PZ0值和(he)未處理固體(ti)pH PZ0 三種(zhong)固體(ti)和(he)溶(rong)液的(de)預測(ce)值明顯不(bu)(bu)同。pH不(bu)(bu)同的(de)行為。

　　在固(gu)定pH在溫度下對活性炭吸(xi)附數(shu)據的(de)分析(xi)表明，*高(gao)吸(xi)附能力對應(ying)于AC-H 2 SO 4 吸(xi)附劑(ji)(k Freundlich參數(shu)的(de)*高(gao)值(zhi))主要是(shi)由于硫酸引起的(de)固(gu)體結構性質的(de)變化(hua)。與活性炭吸(xi)附劑(ji)相比(bi)，硫化(hua)處理產(chan)生了(le)輕微的(de)表面化(hua)學變化(hua)。

　　使用二硫化碳作(zuo)為硫化劑(與AC和(he)AC-H 2 SO 4 與吸附(fu)劑對應(ying)的(de)(de)相比，不同(tong)的(de)(de)1 / n Freundlich參數)產生(sheng)了更重要的(de)(de)表面(mian)化學變(bian)化。改性固(gu)體的(de)(de)汞(gong)吸附(fu)能力高于(yu)未經處理的(de)(de)吸附(fu)劑。這些(xie)結果(guo)與相應(ying)的(de)(de)表面(mian)酸和(he)堿基團相一致。

　　活性炭汞溶(rong)液(ye)吸附(fu)研究結果(guo)

　　活性(xing)(xing)炭(tan)是從水溶(rong)液中(zhong)吸(xi)附(fu)汞(gong)的(de)優良吸(xi)附(fu)劑(ji)，通過表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)化(hua)學改(gai)性(xing)(xing)可以(yi)提高(gao)其吸(xi)附(fu)效率。吸(xi)附(fu)劑(ji)容量(liang)的(de)提高(gao)不僅取(qu)決(jue)(jue)于表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)改(gai)性(xing)(xing)，還取(qu)決(jue)(jue)于溶(rong)液中(zhong)溶(rong)質的(de)電(dian)荷。這兩個因素(su)取(qu)決(jue)(jue)于溶(rong)液pH值。活性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)硫化(hua)處(chu)理在零(ling)充電(dian)點、固(gu)體紋理性(xing)(xing)質（基(ji)本比表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)和孔徑分布）以(yi)及酸堿表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)基(ji)團的(de)數量(liang)生重要變化(hua)。

　　從(cong)以上因素(su)的(de)(de)分析可以解釋活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)能力和(he)溶(rong)液pH依賴關(guan)系。溫(wen)度(du)對(dui)所研究固體(ti)(ti)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)(xing)能沒(mei)有(you)(you)顯著影響。觀察(cha)到隨溫(wen)度(du)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)容量的(de)(de)輕(qing)微增(zeng)加。這種(zhong)行為是(shi)由于當溶(rong)質(zhi)分子將溶(rong)劑分子取代(dai)到固體(ti)(ti)表面時的(de)(de)能量變化(hua)。　*后得出結(jie)論，硫(liu)(liu)酸(suan)表面處(chu)理(li)對(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)多孔(kong)結(jie)構和(he)表面化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質(zhi)有(you)(you)重要變化(hua)，達(da)到*高吸(xi)(xi)附(fu)水平。二(er)硫(liu)(liu)化(hua)碳的(de)(de)硫(liu)(liu)化(hua)處(chu)理(li)也(ye)在(zai)固體(ti)(ti)、編織(zhi)性(xing)(xing)和(he)表面化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質(zhi)等方面發生(sheng)了(le)重要變化(hua)。在(zai)這種(zhong)情(qing)況下，由汞(gong)吸(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)有(you)(you)利表面化(hua)學(xue)物質(zhi)平衡(heng)減少(shao)了(le)表面積(ji)和(he)孔(kong)體(ti)(ti)積(ji)，使活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭優于未經(jing)處(chu)理(li)的(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭。