活性炭吸附廢水中的(de)新污染(ran)物

　　我們研(yan)究(jiu)了許多由生物(wu)質制成的(de)(de)活(huo)(huo)性炭作為(wei)水中新(xin)興污染物(wu)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑的(de)(de)應用(yong)。本研(yan)究(jiu)首先(xian)確定了水流中常見的(de)(de)不同類型的(de)(de)新(xin)興污染物(wu)，描述了合成活(huo)(huo)性炭的(de)(de)生物(wu)質來(lai)源，并描述了吸(xi)(xi)附(fu)劑的(de)(de)特(te)性。

　　新出現的污染物

　　由于我們(men)社(she)會新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)消費習慣(guan)和新(xin)技術的(de)(de)(de)(de)(de)發展，新(xin)興污(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)是(shi)在低濃(nong)度廢(fei)水(shui)(shui)中發現的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)合(he)(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)。這(zhe)些(xie)化(hua)合(he)(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)排放(fang)限制合(he)(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)危(wei)害性，這(zhe)些(xie)化(hua)合(he)(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)排放(fang)限制不完善，導致(zhi)環(huan)境污(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)。化(hua)合(he)(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)被視(shi)為新(xin)興污(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)，包(bao)括許多不同的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)，如(ru)個人護理(li)產品(PPCPs)，食品添加(jia)劑(ji)(ji)、增塑(su)劑(ji)(ji)和殺蟲(chong)劑(ji)(ji)。一些(xie)污(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)低濃(nong)度通常(chang)是(shi)ng·L -1至μg·L -在1的(de)(de)(de)(de)(de)范圍內，由于一般水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)沒(mei)有(you)設計用于處理(li)如(ru)此(ci)低濃(nong)度的(de)(de)(de)(de)(de)污(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)，因此(ci)很難在常(chang)規水(shui)(shui)處理(li)廠(chang)進行(xing)檢測(ce)和清(qing)除(chu)。這(zhe)種新(xin)型污(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)只有(you)通過(guo)開發和更(geng)多可用的(de)(de)(de)(de)(de)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)、更(geng)準確(que)的(de)(de)(de)(de)(de)分析技術，如(ru)液相色譜和質(zhi)譜，才能檢測(ce)出來。對于未來廢(fei)水(shui)(shui)中這(zhe)些(xie)化(hua)合(he)(he)(he)(he)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)允許濃(nong)度和嚴格(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)排放(fang)指(zhi)標，有(you)必要對新(xin)興污(wu)染(ran)(ran)(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)進行(xing)研(yan)究。

　　生物質原料制(zhi)成活(huo)性炭

　　碳水(shui)化合物(wu)、脂質(zhi)和(he)(he)蛋(dan)白質(zhi)等(deng)生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)可(ke)以(yi)轉化為不(bu)(bu)同(tong)產品(pin)(pin)的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)燃(ran)料和(he)(he)生(sheng)(sheng)物(wu)煉(lian)制概(gai)念。生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)涵蓋所有(you)形式的(de)有(you)機(ji)物(wu)，包(bao)括(kuo)生(sheng)(sheng)物(wu)和(he)(he)廢物(wu)形式的(de)植物(wu)和(he)(he)動(dong)物(wu)廢物(wu)。可(ke)分為兩(liang)種廢物(wu)或(huo)特(te)殊能源作(zuo)物(wu)。生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)廢物(wu)包(bao)括(kuo)農業和(he)(he)森林殘留(liu)物(wu)、城(cheng)市固(gu)體(ti)(ti)廢物(wu)、食品(pin)(pin)加(jia)工廢物(wu)和(he)(he)動(dong)物(wu)糞便。作(zuo)為一種重(zhong)要的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)能源，從這些廢物(wu)中獲得的(de)價值不(bu)(bu)容(rong)忽視。如果(guo)有(you)效利用(yong)，生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)廢物(wu)可(ke)用(yong)作(zuo)合成高價值固(gu)體(ti)(ti)產品(pin)(pin)和(he)(he)/或(huo)化學品(pin)(pin)的(de)原料，減(jian)少不(bu)(bu)可(ke)再(zai)生(sheng)(sheng)化石(shi)燃(ran)料來源的(de)能耗(hao)。此外，使(shi)用(yong)固(gu)體(ti)(ti)廢物(wu)還可(ke)以(yi)節省垃圾填埋空間，提高生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)資源的(de)價值。圖1中總結了不(bu)(bu)同(tong)類型的(de)生(sheng)(sheng)物(wu)質(zhi)原料，并在下(xia)面(mian)簡要描(miao)述。

　　不同類(lei)型(xing)的(de)生物質(zhi)原料(liao)。

　　生產活性(xing)炭(tan)的方法

　　一(yi)般來(lai)說(shuo)，活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附劑(ji)可以由任何具有高比例碳的(de)前(qian)體制成。因此(ci)，生(sheng)物質(zhi)材料(liao)是(shi)活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附劑(ji)的(de)理想前(qian)體。在這項研究中，生(sheng)物質(zhi)在熱(re)處理后得到生(sheng)物炭(tan)，生(sheng)物炭(tan)在活(huo)化(hua)(hua)步驟后得到活(huo)性(xing)炭(tan)。橄欖核等常見(jian)的(de)生(sheng)物質(zhi)材料(liao)。圖(tu)2顯(xian)示了生(sheng)物質(zhi)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)制造方法(fa)。生(sheng)物炭(tan)通常在碳化(hua)(hua)時(shi)制備，而活(huo)性(xing)炭(tan)需要使(shi)(shi)用物理和化(hua)(hua)學活(huo)化(hua)(hua)產生(sheng)更加發達(da)的(de)孔隙。合成活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)孔隙率(lv)、表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學和產量高度依賴于合成中使(shi)(shi)用的(de)初始生(sheng)物質(zhi)組成和操(cao)作條件。

　　生(sheng)物質活(huo)性炭制造(zao)。

　　新(xin)興物污(wu)染物在生物質(zhi)制成的活性炭上吸附

　　由于水(shui)凈化(hua)中(zhong)(zhong)特別關注新污(wu)染物的去除，表1總結了活性炭(tan)作為吸附(fu)劑（包括生物質前體和(he)活化(hua)劑）的一些特征參(can)數，以及活性炭(tan)吸附(fu)研(yan)究(jiu)中(zhong)(zhong)使用的溫度pH以及吸附(fu)能力，數據(ju)可以從(cong)以前研(yan)究(jiu)過的項目(mu)中(zhong)(zhong)獲(huo)得。

　　由于(yu)這些吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)多樣性(xing)、污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)分(fen)子的(de)(de)化學性(xing)質(zhi)和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)條件，很難建立活性(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)新興污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)一般(ban)關(guan)系(xi)。然(ran)而(er)，通常認(ren)為吸(xi)(xi)附(fu)(fu)是(shi)通過(guo)有時可以(yi)同時發生(sheng)的(de)(de)不(bu)同機制進行的(de)(de)，包括：（1）活性(xing)炭石墨烯(xi)層π電(dian)(dian)(dian)子和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)芳(fang)(fang)環(huan)(huan)π電(dian)(dian)(dian)子之間的(de)(de)分(fen)散(san)和(he)(he)(he)相(xiang)(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用；（2）供(gong)體-受體的(de)(de)相(xiang)(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用涉及氧表面基(ji)團(tuan)（如基(ji)礎）和(he)(he)(he)受體有機污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)芳(fang)(fang)香環(huan)(huan)；（3）吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)-吸(xi)(xi)附(fu)(fu)靜電(dian)(dian)(dian)相(xiang)(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用和(he)(he)(he)氫鍵(jian)。一般(ban)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)機制雖然(ran)難以(yi)建立，但(dan)可以(yi)假(jia)設一些一般(ban)陳述：(a)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)機理復雜(za)，涉及靜電(dian)(dian)(dian)與吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)-吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)分(fen)散(san)相(xiang)(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用；(b)該過(guo)程由許多不(bu)同的(de)(de)因素(su)決定，包括吸(xi)(xi)附(fu)(fu)溶解度、吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)疏(shu)水性(xing)π-π相(xiang)(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用的(de)(de)強度；(c)π-π相(xiang)(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)用的(de)(de)強度取決于(yu)活性(xing)炭芳(fang)(fang)環(huan)(huan)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)特(te)性(xing)和(he)(he)(he)官能(neng)，后者(zhe)可通過(guo)不(bu)同類(lei)型的(de)(de)處理進行改性(xing);(d)溶液的(de)(de)pH由于(yu)影(ying)響活性(xing)炭的(de)(de)表面電(dian)(dian)(dian)荷(he)和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)離和(he)(he)(he)形態，因此值在吸(xi)(xi)附(fu)(fu)機理中起著至關(guan)重要的(de)(de)作(zuo)(zuo)用。。

　　以生物(wu)(wu)質(zhi)廢(fei)物(wu)(wu)為(wei)合成(cheng)活性炭原料的優點，即：(i)廢(fei)物(wu)(wu)重新評估；(ii)*終碳的成(cheng)本較低(di)，因為(wei)前體可(ke)以以低(di)成(cheng)本或(huo)非(fei)成(cheng)本廣泛獲(huo)得(de)；(iii)碳來(lai)自可(ke)再生資源；(iv)碳燃(ran)燒不會增加大氣中的生物(wu)(wu)質(zhi)來(lai)源CO2積累。

　　水中(zhong)的(de)新(xin)興(xing)污染(ran)物很可能成為未(wei)來幾年的(de)問題。因此，尋求(qiu)新(xin)技術或開發現有技術對確保(bao)安全和持續(xu)(xu)供水至(zhi)關重要(yao)。此外，由于資(zi)源和能源短(duan)缺，這些(xie)過程和技術必須具(ju)有經濟(ji)和環境(jing)可持續(xu)(xu)性(xing)(xing)。在(zai)此背景下，目前(qian)的(de)綜(zong)述強調，生物質廢(fei)物作為活性(xing)(xing)炭制造的(de)前(qian)體材(cai)料，對新(xin)興(xing)污染(ran)的(de)吸附潛力很大(da)。但主要(yao)研究的(de)目的(de)是(shi)更多地應用活性(xing)(xing)炭。