攪拌(ban)技術對活性炭吸附(fu)的(de)影響

　　活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸附(fu)過程是(shi)去除水中有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染物(wu)(wu)*有(you)(you)效(xiao)(xiao)的(de)方法之一。吸附(fu)設計相對(dui)靈活(huo)簡單，成(cheng)本低(di)，操作再(zai)生(sheng)方便，無或低(di)代有(you)(you)毒(du)物(wu)(wu)質。由于活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)具有(you)(you)較高(gao)(gao)的(de)表(biao)面積、孔(kong)體(ti)積和孔(kong)徑分布(bu)，是(shi)目前吸附(fu)效(xiao)(xiao)率*高(gao)(gao)的(de)有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染物(wu)(wu)吸附(fu)劑。活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)上(shang)有(you)(you)機(ji)(ji)化合物(wu)(wu)吸附(fu)的(de)有(you)(you)效(xiao)(xiao)性(xing)(xing)(xing)(xing)取決于其孔(kong)隙結(jie)構和表(biao)面化學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)質、物(wu)(wu)理化學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)質（分子量、溶(rong)解度、極性(xing)(xing)(xing)(xing)、官能組(zu)類型(xing)）、溶(rong)液(ye)化學(xue)(xue)性(xing)(xing)(xing)(xing)質（離子強度、pH值)和溫(wen)度。這(zhe)些因素對(dui)不同(tong)有(you)(you)機(ji)(ji)污(wu)染物(wu)(wu)的(de)動力學(xue)(xue)和吸附(fu)平(ping)衡(heng)有(you)(you)不同(tong)的(de)影響。

　　吸附(fu)(fu)試(shi)驗通常(chang)在含有固定體積吸附(fu)(fu)溶(rong)液(ye)（初始濃度(du)不同）和已知(zhi)質量吸附(fu)(fu)劑的錐(zhui)形瓶中進行(xing)。然后搖動樣(yang)品，直(zhi)到(dao)達到(dao)平衡(heng)。然而(er)，作者(zhe)很(hen)少提供樣(yang)品混(hun)合(he)的條件。混(hun)合(he)對(dui)吸附(fu)(fu)的影(ying)響通常(chang)被忽(hu)視。只有少數研究過吸附(fu)(fu)和混(hun)合(he)速度(du)的影(ying)響。然而(er)，據(ju)我們所知(zhi)，不同混(hun)合(he)技術(shu)對(dui)吸附(fu)(fu)的影(ying)響尚未被研究。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)有(you)機污染物(wu)(wu)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)動(dong)力(li)學(xue)和(he)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能力(li)的(de)(de)(de)不同攪(jiao)拌(ban)技術及其影(ying)響(xiang)(xiang)。通過氣泡將樣(yang)品與實驗(yan)室搖(yao)動(dong)器、機械(槳式)攪(jiao)拌(ban)器和(he)磁性(xing)攪(jiao)拌(ban)器混(hun)合。還檢查(cha)了攪(jiao)拌(ban)速度的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)。4-氯酚(fen)(4-氯酚(fen))-CP)作為(wei)目標污染物(wu)(wu)，它對水生生物(wu)(wu)、植物(wu)(wu)和(he)人類有(you)毒，在飲用水中很(hen)常(chang)見。另外，對活性(xing)炭上(shang)4-氯苯酚(fen)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)也(ye)有(you)很(hen)好的(de)(de)(de)描述(shu)。介紹(shao)了4-氯酚(fen)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)在各種改性(xing)和(he)未改性(xing)活性(xing)炭上(shang)，以及4-氯酚(fen)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)在影(ying)響(xiang)(xiang)活性(xing)炭上(shang)-CP其他吸(xi)附(fu)(fu)(fu)因素的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，包括離子(zi)強度和(he)pH 。

　　所需的實(shi)驗材料和儀(yi)器

　　4-氯酚、活(huo)(huo)性(xing)炭、鹽(yan)酸(suan)、氫氟(fu)酸(suan)和HPLC級乙腈(jing)。顆粒活(huo)(huo)性(xing)炭作為吸附劑(ji)，使用(yong)前(qian)使用(yong)活(huo)(huo)性(xing)炭HCl和HF預處(chu)理濃酸(suan)除(chu)灰(hui)，用(yong)去離子水沖洗幾次。然(ran)后130吸附劑(ji)℃烘箱(xiang)(xiang)干燥至恒重，并(bing)在烘箱(xiang)(xiang)中(zhong)進一(yi)步研(yan)究。活(huo)(huo)性(xing)炭表面(mian)積(S BET)根據氮低溫(wen)吸附-解(jie)吸等溫(wen)線確定(ding)。在吸附研(yan)究中(zhong)，通過空氣、氮氣、實驗室(shi)搖床、機械(xie)攪拌器和磁攪拌器分別測試活(huo)(huo)性(xing)炭樣品。

　　吸附實驗

　　吸附實驗包含0.05μL4-CP溶液和(he)0.025g在(zai)活性炭錐(zhui)形(xing)瓶(或圓底燒瓶)中進行動力(li)學研究(jiu)。℃下進行初始4-CP濃度為1.0mmol L -1.色譜測量4-CP的濃度。

　　分析方法

　　4-CP的濃度通過使用(yong)UV測量高(gao)效液相(xiang)色譜(pu)。2.使用(yong)色譜(pu)分(fen)析(xi).0×150mm，3μm柱進行。色譜(pu)條件如下：流(liu)動相(xiang) - 乙腈(jing)/水(shui)乙酸(suan)(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流(liu)速0.25mL min -1 ; 和分(fen)析(xi)波長281nm。所有(you)實驗(yan)在相(xiang)同(tong)條件下一(yi)式三(san)份進行，平均值用(yong)于進一(yi)步計算。使用(yong)t檢驗(yan)和/或(huo)ANOVA和Tukey檢驗(yan)分(fen)析(xi)獲得(de)的數據。用(yong)*低(di)顯著(zhu)(zhu)性(xing)差異檢查任何一(yi)對(dui)治療方(fang)法(fa)之間的差異，顯著(zhu)(zhu)性(xing)水(shui)平為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混合技術(shu)(shu)4-CP實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖動(dong)器、機(ji)(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器和(he)(he)磁(ci)力攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器用(yong)(yong)于吸(xi)附(fu)的(de)(de)(de)影響rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)附(fu)劑和(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)錐(zhui)形瓶。結果如(ru)圖(tu)1所示 。實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖床、機(ji)(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji)(ji)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)偽二次速率(lv)常(chang)數分別(bie)為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在(zai)統計學(xue)上，機(ji)(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器之間(jian)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)速度差異(yi)并(bing)不(bu)明(ming)顯(p = 0.34)。在(zai)這兩種情況下(xia)，吸(xi)附(fu)比使用(yong)(yong)實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖床更(geng)(geng)快(kuai)。實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖床與(yu)(yu)機(ji)(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器、實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖床與(yu)(yu)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器的(de)(de)(de)差異(yi)具有(you)統計顯著性(q e)觀察(cha)到(dao)相同的(de)(de)(de)相關性，如(ru)下(xia)：1.359(實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖床).442和(he)(he)1.430(磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器)mmol·g -1。所有(you)這些結果表明(ming)，混合技術(shu)(shu)在(zai)動(dong)力學(xue)和(he)(he)吸(xi)附(fu)平衡中起(qi)著重要作用(yong)(yong)。比實(shi)(shi)驗室(shi)(shi)(shi)振蕩器更(geng)(geng)好地觀察(cha)到(dao)機(ji)(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器的(de)(de)(de)結果。吸(xi)附(fu)速率(lv)和(he)(he)吸(xi)附(fu)容(rong)量的(de)(de)(de)增(zeng)加是攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)棒(bang)或攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)槳與(yu)(yu)活性炭物理接觸(chu)的(de)(de)(de)結果。因此，吸(xi)附(fu)材料的(de)(de)(de)尺寸減小(xiao)，吸(xi)附(fu)位點更(geng)(geng)容(rong)易接近吸(xi)附(fu)分子吸(xi)附(fu)動(dong)力學(xue)和(he)(he)活性炭粒徑的(de)(de)(de)增(zeng)加。

　　攪拌速度的影響

　　研究了混(hun)合速度對(dui)水溶液對(dui)4-氯酚吸(xi)(xi)附的影響。吸(xi)(xi)附劑量(liang)，初始4-CP濃度和溫(wen)度保持恒定。1000年使用機械攪(jiao)(jiao)拌(ban)器和磁性攪(jiao)(jiao)拌(ban)器rpm至500rpm研究速度。4.攪(jiao)(jiao)拌(ban)速率(lv)-CP吸(xi)(xi)附影響見圖2和表1。

　　可以看出，吸(xi)附速(su)(su)(su)率(lv)受(shou)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)影響(xiang)很大 - 隨(sui)著攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，吸(xi)附率(lv)顯著提高。攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)率(lv)從(cong)1000開(kai)始(shi)rpm增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)500rpm，k 2值分別從(cong)0.577增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)1.264g mmol -1 h -1(機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji)(ji))和0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi))。在相(xiang)同的(de)(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)下，機(ji)(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)和磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)之間的(de)(de)(de)差異(yi)沒有(you)統(tong)計意義(p > 0.05)。4-CP由于(yu)湍流(liu)液體擴(kuo)散(san)到(dao)(dao)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)顆(ke)粒周圍的(de)(de)(de)液體邊界層(ceng)擴(kuo)散(san)到(dao)(dao)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)顆(ke)粒周圍的(de)(de)(de)液體邊界層(ceng)的(de)(de)(de)速(su)(su)(su)率(lv)變高。隨(sui)著攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)(su)度(du)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，吸(xi)附劑顆(ke)粒的(de)(de)(de)破碎程度(du)可能(neng)會進一步(bu)增(zeng)強(qiang)。在這(zhe)些研究中，試驗前和試驗后的(de)(de)(de)吸(xi)附劑顆(ke)粒大小(xiao)尚未確(que)定，但在4歲-CP有(you)證(zheng)據可以檢查吸(xi)附動力學活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)小(xiao)的(de)(de)(de)影響(xiang)。還描(miao)述了活(huo)性(xing)(xing)白(bai)土在堿(jian)性(xing)(xing)染料(liao)吸(xi)附上(shang)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)[ 6 ]以及乙酸，吡蟲(chong)啉和4-氯苯(ben)酚在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)。

　　表1中的(de)(de)數據 也(ye)說明攪(jiao)拌(ban)速(su)率(lv)不僅影(ying)響(xiang)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)動(dong)力學，還影(ying)響(xiang)4-CP去除水(shui)中的(de)(de)效率(lv)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)從(cong)(cong)1.385增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機(ji)械(xie)攪(jiao)拌(ban)機(ji))和從(cong)(cong)1.391增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)拌(ban)器)從(cong)(cong)100增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)500rpm。觀察到(dao)(dao)(dao)從(cong)(cong)20.06 4-CP吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)拌(ban)速(su)度從(cong)(cong)300到(dao)(dao)(dao)600轉。然而，一些作者報告說，只有一定(ding)的(de)(de)限度才能提高(gao)(gao)攪(jiao)拌(ban)速(su)度，超過這種(zhong)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)沒(mei)有顯著(zhu)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)。在某些情況下，觀察到(dao)(dao)(dao)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)在更高(gao)(gao)混合速(su)率(lv)較高(gao)(gao)。正如作者所提出的(de)(de)，這是因為吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分子(zi)和吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑顆粒的(de)(de)動(dong)能在非常高(gao)(gao)的(de)(de)攪(jiao)拌(ban)速(su)度下增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)足(zu)以相互碰(peng)撞，導致分離松散(san)的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分子(zi)。

　　本文闡述了(le)不同(tong)攪(jiao)(jiao)拌技術對顆粒活性(xing)炭吸附(fu)4-氯酚(fen)的(de)(de)影響(xiang)。研究了(le)燒瓶類(lei)型的(de)(de)影響(xiang)，包括實(shi)驗室搖(yao)床、機械攪(jiao)(jiao)拌機、磁性(xing)攪(jiao)(jiao)拌機和混合氣泡（空氣或氮(dan)氣）的(de)(de)攪(jiao)(jiao)拌機類(lei)型。它(ta)還測試了(le)混合速度對活性(xing)炭上(shang)4-氯酚(fen)吸附(fu)的(de)(de)影響(xiang)。