活(huo)性炭對吡啶(ding)吸(xi)附的研究

　　吡啶是一種無(wu)色易(yi)燃液體，氣味難聞，廣泛用于制造精細化(hua)學(xue)品（如(ru)藥物、維生素(su)、染(ran)料）、農業(ye)化(hua)學(xue)品等。因此，它在工業(ye)廢水中很(hen)常見，導致環境污染(ran)問題。這促使人們開(kai)發了一些去除(chu)水溶液中污染(ran)物的方法(fa)，如(ru)生物降解、臭氧化(hua)、吸附等。

　　活性炭是吸附系統中*有效的吸附劑之一，用于從水溶液中去除有機化合物。活性炭是控制幾種芳香污染物（揮發性(xing)有(you)機(ji)化合物、酚類(lei)、農藥和除草劑）的*佳(jia)可行技術之一。此外，據報道，活性(xing)炭可以有(you)效(xiao)地從水溶液(ye)中去除吡啶。

　　多(duo)孔(kong)(kong)材料的(de)(de)整體(ti)(ti)吸附(fu)速率(lv)包括三個連續步驟：外部質量傳(chuan)遞、顆粒內擴(kuo)散和(he)固體(ti)(ti)基質活性(xing)位(wei)點的(de)(de)吸附(fu)。顆粒內擴(kuo)散可(ke)能是由于(yu)孔(kong)(kong)體(ti)(ti)積擴(kuo)散、表(biao)面(mian)擴(kuo)散或兩(liang)種機制的(de)(de)組合(he)。孔(kong)(kong)體(ti)(ti)積擴(kuo)散是指流(liu)體(ti)(ti)相中濃(nong)度(du)梯度(du)(即分(fen)子(zi)機制)引起的(de)(de)吸附(fu)物(wu)的(de)(de)運動，但(dan)受多(duo)孔(kong)(kong)基質幾何形狀(zhuang)的(de)(de)影響。孔(kong)(kong)體(ti)(ti)積擴(kuo)散僅取決(jue)于(yu)分(fen)子(zi)擴(kuo)散系數和(he)微(wei)尺度(du)相的(de)(de)空間分(fen)布。后一種概念定義了孔(kong)(kong)隙(xi)度(du)和(he)曲折度(du)等多(duo)孔(kong)(kong)介質的(de)(de)幾何特性(xing)。表(biao)面(mian)擴(kuo)散是指被吸附(fu)物(wu)通過固體(ti)(ti)表(biao)面(mian)的(de)(de)運動受到相分(fen)布的(de)(de)影響； 表(biao)面(mian)濃(nong)度(du)梯度(du)是主要驅動力。

　　在像活性(xing)炭這(zhe)樣(yang)呈現(xian)層次結構的(de)許(xu)多系統中(zhong)，主要挑(tiao)戰之一是對便捷(jie)的(de)觀察范圍的(de)理論描(miao)述。因此，宏觀平均(jun)(jun)值(zhi)足以設計和(he)建模，但需要一種放(fang)大方法(fa)來考(kao)慮較小的(de)物理尺(chi)寸。標準程(cheng)序(xu)是多種運輸問(wen)題中(zhong)使(shi)用的(de)體積(ji)平均(jun)(jun)法(fa)。考(kao)慮到均(jun)(jun)相兩相多孔介質中(zhong)的(de)線(xian)性(xing)等溫線(xian)，理論上(shang)升級了溶質的(de)擴散(san)和(he)吸附(fu)運輸，并(bing)報(bao)告(gao)了用于預測(ce)有(you)效(xiao)性(xing)的(de)相關閉合問(wen)題。隨(sui)后(hou)，將散(san)裝和(he)表面反(fan)應的(de)效(xiao)果納入(ru)包(bao)裝棉線(xian)染色的(de)研究，并(bing)報(bao)告(gao)了預測(ce)有(you)效(xiao)性(xing)的(de)相關問(wen)題。盡管如此，反(fan)應條件對有(you)效(xiao)性(xing)（如有(you)效(xiao)擴散(san)率）的(de)影響尚(shang)不清楚，并(bing)在文獻中(zhong)做了一些努力來深入(ru)了解這(zhe)個問(wen)題。

　　本文從放大過程(cheng)的(de)角度(du)研(yan)究了(le)吡(bi)啶(ding)在活性炭上的(de)吸附，并確(que)定(ding)了(le)相應的(de)有效運(yun)輸性能。微觀尺度(du)現象是(shi)通過體積平(ping)均法研(yan)究的(de)。因此(ci)，獲得宏觀控制(zhi)方(fang)程(cheng)，以有效性表示。這(zhe)些方(fang)程(cheng)用(yong)于(yu)解釋實驗數據(ju)，預(yu)測孔隙(xi)和表面的(de)有效擴散率(lv)。因此(ci)，假設微觀結構(gou)具有簡單的(de)幾何形狀(zhuang)（圓柱體和球體的(de)有序介質(zhi)）或從SEM(掃描電子顯微鏡)獲取顯微照片處理的(de)圖像。此(ci)外(wai)，作為粗略估計，報道了(le)點表面擴散率(lv)。

　　吸附平衡數據

　　使(shi)用500mL錐(zhui)形瓶(ping)作為分(fen)批(pi)吸附(fu)劑獲取(qu)實(shi)(shi)驗(yan)吸附(fu)平衡數據。將已知(zhi)負(fu)荷活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)的(de)尼龍網袋放入燒(shao)瓶(ping)中(zhong)(zhong)，然(ran)后加(jia)入吡啶(ding)溶液(ye)。恒溫持續攪拌是吸附(fu)過程。活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)上吡啶(ding)的(de)實(shi)(shi)驗(yan)吸附(fu)平衡數據如下(xia)。將具有(you)1g 活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)和(he)480mL尼龍網袋(在(zai)(zai)吡啶(ding)溶液(ye)中(zhong)(zhong))pH = 在(zai)(zai)批(pi)量(liang)(liang)吸附(fu)器(qi)中(zhong)(zhong)加(jia)入已知(zhi)的(de)初始濃(nong)(nong)度(du)(du)。在(zai)(zai)不(bu)同pH在(zai)(zai)溫度(du)(du)下(xia)，活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)上吡啶(ding)的(de)吸?的(de)活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)進行了15次實(shi)(shi)驗(yan)。粒度(du)(du)分(fen)布(bu)分(fen)析(xi)了活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)樣(yang)品。活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)的(de)量(liang)(liang)為0.001至(zhi)0.27g范圍(wei)內的(de)變化。將活(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)樣(yang)品添加(jia)到溶解中(zhong)(zhong)SFG對(dui)(dui)乙(yi)酰氨(an)基(ji)酚(fen)溶液(ye)在(zai)(zai)室溫下(xia)(37).0±0.1℃)下(xia)以100rpm恒速攪拌保(bao)持4小時。然(ran)后過濾樣(yang)品5ml用于(yu)溶液(ye)提取(qu)物UV / VIS分(fen)析(xi)。對(dui)(dui)乙(yi)酰氨(an)基(ji)酚(fen)的(de)吸附(fu)量(liang)(liang)通(tong)過質量(liang)(liang)平衡計算。在(zai)(zai)濃(nong)(nong)度(du)(du)分(fen)析(xi)中(zhong)(zhong)使(shi)用以前建立的(de)線(xian)性關(guan)系。對(dui)(dui)于(yu)高(gao)濃(nong)(nong)度(du)(du)溶液(ye)，需(xu)要稀釋(shi)區域分(fen)析(xi)。將吸光度(du)(du)讀(du)數從校(xiao)準曲線(xian)中(zhong)(zhong)取(qu)出(chu)，確定(ding)相應于(yu)等溫線(xian)中(zhong)(zhong)每個點的(de)平衡濃(nong)(nong)度(du)(du)。平衡時的(de)吸附(fu)量(liang)(liang)qe(mg / g)。

　　活性炭表(biao)面官能團的(de)鑒定

　　三種活性炭(3424、2852、2921和1125cm -1)的(de)(de)(de)(de)共同譜帶(dai)(dai)，圖 2。3424cm -1中(zhong)的(de)(de)(de)(de)帶(dai)(dai)屬于堿基(ji)(ji)(ji)(ji)-OH拉(la)(la)伸。2852和2921cm -1處(chu)的(de)(de)(de)(de)峰(feng)值是由于脂族(zu)的(de)(de)(de)(de)存(cun)在CH，CH 2和CH 三基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)預計1125cm -1處(chu)與羧(suo)基(ji)(ji)(ji)(ji)-OH基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)有關(guan)。樣品NB可分(fen)(fen)配給內酯(zhi)基(ji)(ji)(ji)(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)1737顯示cm -一帶(dai)(dai)，在樣品中(zhong)NE中(zhong)，在1710cm -根(gen)據報告(gao)，峰(feng)其(qi)可分(fen)(fen)配到(dao)內酯(zhi)或非芳族(zu)羧(suo)基(ji)(ji)(ji)(ji)C = O拉(la)(la)伸在1712cm -1處(chu)發生。可分(fen)(fen)配1600-1650cm-1的(de)(de)(de)(de)帶(dai)(dai)C = O醌基(ji)(ji)(ji)(ji)。發現以(yi)下(xia)頻段：1652cm-1NE，1629厘米-1為(wei)NB / NE，和1641厘米-1為(wei)ML。NB / NE1578cm-1的(de)(de)(de)(de)常見頻帶(dai)(dai)尚未(wei)明確解釋(shi)。芳環拉(la)(la)伸對被分(fen)(fen)配到(dao)高度共軛(e)的(de)(de)(de)(de)基(ji)(ji)(ji)(ji)礎上。在2900cm -1處(chu)的(de)(de)(de)(de)峰(feng)對應(ying)于以(yi)下(xia)官能(neng)團(tuan)：CH，-CH 2，-CH 3。此外，波數(shu)1400和1700cm -一系列中(zhong)等(deng)強(qiang)度的(de)(de)(de)(de)峰(feng)值可歸因于酮、酯(zhi)、醛和羧(suo)酸的(de)(de)(de)(de)存(cun)在C = O和C = C的(de)(de)(de)(de)伸長。在1038cm -1處(chu)， NE與酒精(jing)相對應(ying)CO振(zhen)動(dong)拉(la)(la)伸峰(feng)。

　　平衡等溫線

　　對乙酰氨(an)基酚NE，NB和(he)ML37活性炭(tan)實驗吸附數據(ju)℃在圖3中(zhong)繪制。等溫線表(biao)示，NB*高吸附容(rong)量和(he)*高吸附容(rong)量V MICO(厘米3 /克)，但由于(yu)微孔(kong)和(he)吸附能(neng)力之間沒有(you)線性關(guan)系ML以(yi)較(jiao)低的(de)(de)價值呈現(xian)類(lei)似的(de)(de)值Vmicro(表(biao) 2)。結果表(biao)明，活性炭(tan)的(de)(de)吸附能(neng)力與(yu)其結構性質沒有(you)簡單的(de)(de)關(guan)系。它還表(biao)明，碳表(biao)面化學(xue)被(bei)認為是稀釋水溶液(ye)中(zhong)吸附機制的(de)(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。

　　活(huo)性(xing)炭表面(mian)對(dui)乙(yi)酰氨(an)基酚分(fen)(fen)子(zi)(zi)的壓實有效性(xing)與(yu)吸附位(wei)置的*佳分(fen)(fen)布(bu)有關(guan)。乙(yi)酰氨(an)基酚分(fen)(fen)子(zi)(zi)處(chu)于(yu)非(fei)離子(zi)(zi)狀態SGF活(huo)性(xing)炭表面(mian)顯(xian)示活(huo)性(xing)炭面(mian)積的測定NB> NE> ML順序有更(geng)好的方向。原因(yin)可能是吸附的活(huo)性(xing)位(wei)點分(fen)(fen)別(bie)更(geng)好地分(fen)(fen)布(bu)在結構和(he)功能平面(mian)上。

　　本研究報告的(de)(de)結果(guo)表(biao)明，活性炭(tan)ML可以設想為從SGF去除對乙酰氨基酚(fen)的(de)(de)替代(dai)吸(xi)附劑。ML與商業標(biao)準NB和(he)NE沒有明顯的(de)(de)差(cha)異。CO 2等(deng)溫線表(biao)明ML有相似之處NE圖(tu)案紋(wen)理(li)的(de)(de)微(wei)孔材(cai)料。從三種活性炭(tan)的(de)(de)比較可以看出，微(wei)孔結構和(he)表(biao)面化學性質(zhi)在定義吸(xi)附能力方面起著關鍵作(zuo)用。

　　確定(ding)對(dui)(dui)乙酰氨(an)基(ji)酚對(dui)(dui)SGF中活性炭的(de)(de)(de)吸(xi)附過程是自發(fa)的(de)(de)(de)(ΔG<0)。在(zai)(zai)大多數情況下(xia)，這(zhe)些模型與分(fen)析的(de)(de)(de)數據非(fei)常一致，這(zhe)取決于活性炭的(de)(de)(de)類型。對(dui)(dui)乙酰氨(an)基(ji)酚的(de)(de)(de)吸(xi)附可能發(fa)生在(zai)(zai)特定(ding)部(bu)位和基(ji)底(di)區域。氧(yang)化過程雖然由(you)氧(yang)表(biao)面團(tuan)進行，但之前(qian)的(de)(de)(de)結果表(biao)明，不僅這(zhe)些氧(yang)基(ji)的(de)(de)(de)分(fen)布(bu)性質和分(fen)布(bu)變得(de)非(fei)常重要。對(dui)(dui)乙酰氨(an)基(ji)酚分(fen)子橫截面積(ji)的(de)(de)(de)估(gu)計表(biao)明是肯定(ding)的(de)(de)(de)。