攪拌(ban)技術對活性炭吸附的影響

　　活性(xing)(xing)炭吸(xi)附(fu)過程是(shi)去除(chu)水中有(you)(you)機污(wu)染(ran)物(wu)*有(you)(you)效(xiao)的(de)方法之(zhi)一。吸(xi)附(fu)設計相(xiang)對靈活簡單，成(cheng)本低，操作再生方便，無或(huo)低代有(you)(you)毒(du)物(wu)質。由(you)于(yu)活性(xing)(xing)炭具(ju)有(you)(you)較(jiao)高的(de)表(biao)(biao)面積、孔(kong)(kong)體積和孔(kong)(kong)徑分布，是(shi)目前吸(xi)附(fu)效(xiao)率*高的(de)有(you)(you)機污(wu)染(ran)物(wu)吸(xi)附(fu)劑。活性(xing)(xing)炭上有(you)(you)機化(hua)合物(wu)吸(xi)附(fu)的(de)有(you)(you)效(xiao)性(xing)(xing)取決于(yu)其孔(kong)(kong)隙結構和表(biao)(biao)面化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質、物(wu)理化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質（分子量、溶(rong)解度(du)、極性(xing)(xing)、官能組(zu)類(lei)型）、溶(rong)液化(hua)學(xue)性(xing)(xing)質（離子強度(du)、pH值)和溫(wen)度(du)。這些因素對不同(tong)有(you)(you)機污(wu)染(ran)物(wu)的(de)動力(li)學(xue)和吸(xi)附(fu)平衡有(you)(you)不同(tong)的(de)影響。

　　吸(xi)附(fu)(fu)試驗通常(chang)在含有(you)固(gu)定(ding)體積吸(xi)附(fu)(fu)溶液（初始(shi)濃度不(bu)同(tong)）和已知質量(liang)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)的錐(zhui)形瓶中進(jin)行。然后搖動樣品，直到達到平衡。然而，作(zuo)者很少提(ti)供樣品混(hun)合的條件。混(hun)合對(dui)吸(xi)附(fu)(fu)的影響(xiang)通常(chang)被(bei)忽視。只有(you)少數研究(jiu)過(guo)吸(xi)附(fu)(fu)和混(hun)合速(su)度的影響(xiang)。然而，據我們所知，不(bu)同(tong)混(hun)合技術對(dui)吸(xi)附(fu)(fu)的影響(xiang)尚未被(bei)研究(jiu)。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)有機污染(ran)物(wu)(wu)吸(xi)(xi)附動力學(xue)和(he)(he)吸(xi)(xi)附能力的(de)(de)不(bu)同攪(jiao)(jiao)拌技(ji)術及(ji)其影響(xiang)。通(tong)過氣泡將樣品與(yu)實(shi)驗室搖動器(qi)(qi)、機械(槳式(shi))攪(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)性(xing)攪(jiao)(jiao)拌器(qi)(qi)混合。還檢查(cha)了(le)攪(jiao)(jiao)拌速度的(de)(de)影響(xiang)。4-氯(lv)酚(fen)(fen)(fen)(4-氯(lv)酚(fen)(fen)(fen))-CP)作(zuo)為目標污染(ran)物(wu)(wu)，它對(dui)(dui)水生(sheng)生(sheng)物(wu)(wu)、植物(wu)(wu)和(he)(he)人類(lei)有毒，在(zai)飲用水中很(hen)常見。另外(wai)，對(dui)(dui)活(huo)性(xing)炭上(shang)4-氯(lv)苯(ben)酚(fen)(fen)(fen)的(de)(de)吸(xi)(xi)附也有很(hen)好的(de)(de)描述。介紹(shao)了(le)4-氯(lv)酚(fen)(fen)(fen)吸(xi)(xi)附在(zai)各種改(gai)性(xing)和(he)(he)未(wei)改(gai)性(xing)活(huo)性(xing)炭上(shang)，以及(ji)4-氯(lv)酚(fen)(fen)(fen)吸(xi)(xi)附在(zai)影響(xiang)活(huo)性(xing)炭上(shang)-CP其他吸(xi)(xi)附因素的(de)(de)影響(xiang)，包括離子強度和(he)(he)pH 。

　　所需的實(shi)驗材料和(he)儀器

　　4-氯酚、活性炭(tan)、鹽酸、氫氟酸和(he)HPLC級乙腈(jing)。顆(ke)粒(li)活性炭(tan)作為吸(xi)附(fu)劑，使(shi)用前(qian)使(shi)用活性炭(tan)HCl和(he)HF預處(chu)理濃酸除(chu)灰，用去離子水沖洗幾次。然后130吸(xi)附(fu)劑℃烘箱干燥至恒重，并(bing)在烘箱中進一步研究。活性炭(tan)表面積(S BET)根(gen)據(ju)氮低溫吸(xi)附(fu)-解吸(xi)等溫線確(que)定(ding)。在吸(xi)附(fu)研究中，通過空氣、氮氣、實驗室搖床、機械攪(jiao)拌器(qi)和(he)磁攪(jiao)拌器(qi)分別測(ce)試活性炭(tan)樣(yang)品。

　　吸附實驗

　　吸(xi)附實(shi)驗包(bao)含0.05μL4-CP溶液和0.025g在活性炭錐形瓶(ping)(ping)(或圓(yuan)底燒(shao)瓶(ping)(ping))中進行(xing)動力學研究。℃下進行(xing)初始4-CP濃度(du)為1.0mmol L -1.色(se)譜測量(liang)4-CP的濃度(du)。

　　分析方法

　　4-CP的(de)濃度通過使(shi)(shi)用(yong)UV測量高效液相色譜。2.使(shi)(shi)用(yong)色譜分析.0×150mm，3μm柱進(jin)行。色譜條件(jian)如下(xia)：流動相 - 乙腈/水乙酸(50/50，v / v)調節至(zhi)pH 3.0; 流速(su)0.25mL min -1 ; 和分析波長281nm。所有(you)實驗(yan)在相同條件(jian)下(xia)一式三份進(jin)行，平均值用(yong)于進(jin)一步(bu)計算。使(shi)(shi)用(yong)t檢驗(yan)和/或ANOVA和Tukey檢驗(yan)分析獲得的(de)數據。用(yong)*低顯著(zhu)性差(cha)異(yi)檢查任(ren)何一對治療方法之間(jian)的(de)差(cha)異(yi)，顯著(zhu)性水平為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混合技(ji)術4-CP實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)動器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)磁(ci)力攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)用于吸附(fu)(fu)(fu)的影響rpm攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)附(fu)(fu)(fu)劑和(he)溶液攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)錐形瓶。結(jie)果(guo)(guo)如圖1所示 。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)床(chuang)、機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)和(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)機(ji)的偽二次速(su)率(lv)常數(shu)分(fen)別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統(tong)計學(xue)(xue)上，機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)之間的吸附(fu)(fu)(fu)速(su)度差異并不明(ming)顯(p = 0.34)。在這(zhe)兩種(zhong)情況下(xia)，吸附(fu)(fu)(fu)比使用實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)床(chuang)更快。實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)床(chuang)與機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)床(chuang)與磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的差異具有統(tong)計顯著性(xing)(q e)觀(guan)察到(dao)相同的相關性(xing)，如下(xia)：1.359(實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室搖(yao)床(chuang)).442和(he)1.430(磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi))mmol·g -1。所有這(zhe)些結(jie)果(guo)(guo)表明(ming)，混合技(ji)術在動力學(xue)(xue)和(he)吸附(fu)(fu)(fu)平衡中(zhong)起(qi)著重要作用。比實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室振蕩(dang)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)更好地觀(guan)察到(dao)機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的結(jie)果(guo)(guo)。吸附(fu)(fu)(fu)速(su)率(lv)和(he)吸附(fu)(fu)(fu)容(rong)量(liang)的增加是攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)棒或攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)槳與活性(xing)炭(tan)物理(li)接觸的結(jie)果(guo)(guo)。因此(ci)，吸附(fu)(fu)(fu)材料(liao)的尺(chi)寸減小，吸附(fu)(fu)(fu)位點更容(rong)易接近吸附(fu)(fu)(fu)分(fen)子吸附(fu)(fu)(fu)動力學(xue)(xue)和(he)活性(xing)炭(tan)粒(li)徑的增加。

　　攪拌速度的影響

　　研究(jiu)了(le)混合(he)速度(du)(du)對水溶液對4-氯酚吸(xi)附的影(ying)響。吸(xi)附劑量，初(chu)始(shi)4-CP濃度(du)(du)和(he)(he)溫度(du)(du)保持恒(heng)定。1000年使用機(ji)械攪拌(ban)器(qi)和(he)(he)磁性(xing)攪拌(ban)器(qi)rpm至500rpm研究(jiu)速度(du)(du)。4.攪拌(ban)速率-CP吸(xi)附影(ying)響見圖2和(he)(he)表1。

　　可以(yi)看出，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)(su)率受攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)的(de)影(ying)響很(hen)大 - 隨(sui)著攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)的(de)增(zeng)(zeng)加，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)率顯著提(ti)高。攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)率從1000開始rpm增(zeng)(zeng)加到500rpm，k 2值分別從0.577增(zeng)(zeng)加到1.264g mmol -1 h -1(機械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機)和(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi))。在相(xiang)同(tong)的(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)下，機械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)和(he)磁攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)之間(jian)的(de)差異沒(mei)有統計意義(p > 0.05)。4-CP由于湍(tuan)流液(ye)體擴散(san)到活性炭顆粒(li)周(zhou)圍(wei)(wei)的(de)液(ye)體邊(bian)界(jie)層擴散(san)到活性炭顆粒(li)周(zhou)圍(wei)(wei)的(de)液(ye)體邊(bian)界(jie)層的(de)速(su)(su)率變高。隨(sui)著攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)的(de)增(zeng)(zeng)加，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)顆粒(li)的(de)破碎程度(du)可能會進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)(zeng)強。在這些研究中(zhong)，試(shi)驗前和(he)試(shi)驗后的(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)顆粒(li)大小尚未(wei)確定，但在4歲-CP有證(zheng)據可以(yi)檢查吸(xi)(xi)附(fu)(fu)動(dong)力學活性炭小的(de)影(ying)響。還描述了活性白土(tu)在堿性染料吸(xi)(xi)附(fu)(fu)上的(de)增(zeng)(zeng)加[ 6 ]以(yi)及(ji)乙酸(suan)，吡蟲啉(lin)和(he)4-氯苯酚(fen)在活性炭上。

　　表1中的(de)數據 也說明攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速(su)率不僅影響吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)動力(li)學，還影響4-CP去(qu)除水中的(de)效率。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)從(cong)1.385增(zeng)加(jia)到(dao)1.520 mmol·g -1(機械攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機)和從(cong)1.391增(zeng)加(jia)到(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器(qi))從(cong)100增(zeng)加(jia)到(dao)500rpm。觀察(cha)到(dao)從(cong)20.06 4-CP吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)增(zeng)加(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速(su)度從(cong)300到(dao)600轉(zhuan)。然而，一(yi)些作者報告說，只(zhi)有(you)一(yi)定的(de)限度才能提高(gao)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速(su)度，超過這(zhe)種吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)沒有(you)顯(xian)著增(zeng)加(jia)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)增(zeng)加(jia)。在某些情(qing)況下，觀察(cha)到(dao)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)在更高(gao)混合(he)速(su)率較高(gao)。正如作者所提出的(de)，這(zhe)是因為(wei)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分子和吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑顆粒的(de)動能在非常高(gao)的(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速(su)度下增(zeng)加(jia)到(dao)足以相(xiang)互碰撞，導致分離松散的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)分子。

　　本文闡述了不同攪拌(ban)技術(shu)對顆粒(li)活性炭吸(xi)附4-氯酚的(de)影(ying)(ying)響。研究(jiu)了燒瓶類(lei)型的(de)影(ying)(ying)響，包(bao)括實驗室(shi)搖床、機(ji)(ji)械攪拌(ban)機(ji)(ji)、磁(ci)性攪拌(ban)機(ji)(ji)和混(hun)合氣(qi)泡（空氣(qi)或(huo)氮氣(qi)）的(de)攪拌(ban)機(ji)(ji)類(lei)型。它(ta)還(huan)測試(shi)了混(hun)合速度對活性炭上4-氯酚吸(xi)附的(de)影(ying)(ying)響。