活性炭從液體中吸附汞

　　汞(gong)(gong)是環境(jing)中(zhong)*有(you)毒的(de)金屬(shu)之(zhi)一。活(huo)性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)技(ji)術已經存在于(yu)汞(gong)(gong)減排技(ji)術中(zhong)。活(huo)性(xing)炭(tan)是一種通(tong)用(yong)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)，被(bei)認為是去(qu)除水中(zhong)汞(gong)(gong)的(de)非常有(you)效的(de)替代方(fang)法(fa)。除其他因(yin)素外，固體表(biao)面(mian)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)污(wu)染物的(de)有(you)效性(xing)還取決于(yu)溶(rong)劑(ji)中(zhong)污(wu)染物的(de)化(hua)學(xue)電荷(he)和吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)系統(tong)pH吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)表(biao)面(mian)的(de)凈(jing)電荷(he)。木質活(huo)性(xing)炭(tan)一般用(yong)作這項工作的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)。硫(liu)酸浸漬(zi)和二(er)硫(liu)化(hua)碳兩次硫(liu)化(hua)，以提(ti)高汞(gong)(gong)捕獲的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能力(li)(li)。不同(tong)的(de)溫度和溶(rong)液pH分(fen)批吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)試驗值(zhi)下。討論了(le)表(biao)面(mian)化(hua)學(xue)和操作條件對吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能力(li)(li)的(de)影響(xiang)。

　　但(dan)汞是(shi)(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)重(zhong)要而(er)有(you)用(yong)的(de)(de)工業材料(liao)。汞和汞化合物長期以(yi)來一(yi)(yi)直(zhi)被用(yong)作油墨(辰砂，紅硫化物)中(zhong)的(de)(de)顏料(liao)，作為(wei)早期冶金(jin)(jin)(鍍金(jin)(jin)銅)和儀器儀表(溫(wen)度計，氣壓計)和許(xu)多行(xing)業(從(cong)其礦石中(zhong)回收黃金(jin)(jin))通過電(dian)解鹽水(shui)等(deng)制造氯和氫氧化鈉)，或存在(zai)于它(ta)們的(de)(de)廢水(shui)中(zhong)。汞一(yi)(yi)旦進入(ru)食物鏈(lian)，這(zhe)種(zhong)(zhong)元素就會(hui)在(zai)人類和動物中(zhong)積(ji)累，對健康(kang)產生許(xu)多不(bu)利影響。為(wei)了防止汞毒性(xing)(xing)引起(qi)的(de)(de)問題(ti)，提出了離子交換、吸(xi)附、硫化物沉淀(dian)、電(dian)沉積(ji)、溶劑提取和膜工藝等(deng)幾種(zhong)(zhong)技術(shu)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附被認為(wei)是(shi)(shi)從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)(qu)除(chu)(chu)痕(hen)量金(jin)(jin)屬的(de)(de)可用(yong)技術(shu)替代品的(de)(de)經(jing)濟可行(xing)性(xing)(xing)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)是(shi)(shi)一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)可從(cong)包(bao)括(kuo)工業活(huo)動廢物在(zai)內的(de)(de)各種(zhong)(zhong)原(yuan)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)發現了從(cong)水(shui)中(zhong)去(qu)(qu)除(chu)(chu)汞的(de)(de)非常(chang)有(you)效的(de)(de)替代品。

　　由(you)于溶質(zhi)和(he)溶劑(ji)都是固(gu)體(ti)(ti)表(biao)(biao)面的競爭，因此在(zai)液相中(zhong)吸(xi)(xi)附是一種(zhong)(zhong)復雜的現(xian)象。簡而(er)言之，溶質(zhi)的吸(xi)(xi)附取(qu)決(jue)于活性(xing)炭吸(xi)(xi)附劑(ji)的分(fen)子大小和(he)化學性(xing)質(zhi)，以及其(qi)表(biao)(biao)面化學性(xing)質(zhi)。根據溶液的組成(cheng)和(he)pH值(zhi)(zhi)，其(qi)可(ke)以是正的，負(fu)的或中(zhong)性(xing)的。由(you)于優先吸(xi)(xi)附物種(zhong)(zhong)的類型和(he)吸(xi)(xi)附程(cheng)度可(ke)能(neng)取(qu)決(jue)于表(biao)(biao)面的離子狀態，這取(qu)決(jue)于溶液pH值(zhi)(zhi)。若流出物pH值(zhi)(zhi)不(bu)能(neng)改(gai)變(bian)（例如，當(dang)必須檢測(ce)到大量(liang)液體(ti)(ti)或環(huan)境問(wen)題時(shi)），適當(dang)的活性(xing)炭表(biao)(biao)面改(gai)性(xing)可(ke)以提高(gao)污染物的吸(xi)(xi)附能(neng)力。在(zai)其(qi)他情況下(xia)，溶液可(ke)以改(gai)變(bian)pH改(gai)善吸(xi)(xi)附。

　　在過(guo)去的(de)幾年(nian)里，為了(le)提高活性炭從水介質中去除汞的(de)吸附(fu)(fu)能力，表面改(gai)性活性炭的(de)開發受(shou)到(dao)了(le)廣(guang)泛的(de)關注。據報道，硫(liu)作為一種(zhong)有利于汞吸附(fu)(fu)的(de)元素，因此硫(liu)的(de)表面處理(li)應該(gai)能夠改(gai)善汞的(de)吸附(fu)(fu)。

　　今天，金峰介紹了三(san)種(zhong)(zhong)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)作為(wei)(wei)液相中汞(gong)吸(xi)附劑的比(bi)較研究。**種(zhong)(zhong)吸(xi)附劑是(shi)通過水蒸氣物(wu)理活(huo)(huo)化(hua)炭(tan)化(hua)，第二種(zhong)(zhong)是(shi)硫(liu)(liu)酸(suan)和(he)二硫(liu)(liu)化(hua)碳，以便將硫(liu)(liu)作為(wei)(wei)雜原(yuan)子引入吸(xi)附劑表面，第三(san)種(zhong)(zhong)是(shi)普通活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)。所有(you)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)分批吸(xi)附和(he)測(ce)量汞(gong)，并使用吸(xi)附等(deng)溫線來比(bi)較其(qi)性(xing)能。

　　如圖所示，為了獲(huo)得與(yu)零電荷相(xiang)對應的吸附(fu)(fu)劑點pH質量(liang)滴定的結(jie)果(guo)在值下。本表(biao)總結(jie)了所研究(jiu)吸附(fu)(fu)劑的酸(suan)堿表(biao)面基團和pH PZC的結(jie)果(guo)。

　　酸堿(jian)表(biao)面(mian)基(ji)團(tuan)的分析表(biao)明 與改性固體的結構性質相(xiang)比(bi)，使用H 2 SO 4.與活性炭吸附(fu)劑(ji)相(xiang)比(bi)，硫化(hua)處理增加了兩個(ge)位(wei)點的數(shu)量(liang)和表(biao)面(mian)化(hua)學(xue)(xue)變化(hua)。（酸基(ji)：堿(jian)基(ji)）比(bi)表(biao)示硫化(hua)處理引起的表(biao)面(mian)化(hua)學(xue)(xue)變化(hua)。

　　與(yu)活(huo)性炭吸(xi)附(fu)劑(ji)相比，在AC-CS 2吸(xi)附(fu)劑(ji)觀察(cha)到表(biao)面(mian)基團的(de)數量和類型更重要的(de)變(bian)化(hua)(hua)，這不(bu)僅是因(yin)為(wei)硫(liu)化(hua)(hua)吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)結構變(bian)化(hua)(hua)，而且與(yu)表(biao)面(mian)化(hua)(hua)學變(bian)化(hua)(hua)有關，基本(ben)上通過(guo)酸堿基團的(de)數量和（酸基團：堿基團）的(de)比例，基本(ben)上不(bu)同于未處(chu)理的(de)吸(xi)附(fu)劑(ji)。對應硫(liu)化(hua)(hua)活(huo)性炭pH PZ0值和未處(chu)理固體(ti)pH PZ0 三種固體(ti)和溶液(ye)的(de)預(yu)測(ce)值明顯不(bu)同。pH不(bu)同的(de)行(xing)為(wei)。

　　在固定pH在溫度(du)下對活(huo)性(xing)炭吸附(fu)(fu)數據的(de)分析表明，*高吸附(fu)(fu)能力(li)對應(ying)于AC-H 2 SO 4 吸附(fu)(fu)劑(k Freundlich參數的(de)*高值)主要是由于硫酸引起的(de)固體結構性(xing)質(zhi)的(de)變化(hua)。與活(huo)性(xing)炭吸附(fu)(fu)劑相比，硫化(hua)處(chu)理產生了輕微的(de)表面化(hua)學變化(hua)。

　　使用二(er)硫(liu)化(hua)碳作為硫(liu)化(hua)劑(ji)(與AC和(he)AC-H 2 SO 4 與吸附劑(ji)對應的(de)相比，不同(tong)的(de)1 / n Freundlich參數)產生了更重(zhong)要的(de)表面(mian)(mian)化(hua)學變化(hua)。改性固體的(de)汞吸附能力高于未經處理的(de)吸附劑(ji)。這些結果與相應的(de)表面(mian)(mian)酸和(he)堿基團(tuan)相一致。

　　活性炭(tan)汞(gong)溶(rong)液吸附研究(jiu)結果

　　活性(xing)炭是從水溶(rong)(rong)液中吸(xi)附汞的優良吸(xi)附劑，通過表(biao)面(mian)(mian)化學改性(xing)可(ke)以(yi)提高其吸(xi)附效率。吸(xi)附劑容量的提高不僅取決(jue)于表(biao)面(mian)(mian)改性(xing)，還(huan)取決(jue)于溶(rong)(rong)液中溶(rong)(rong)質(zhi)的電荷。這兩個因素取決(jue)于溶(rong)(rong)液pH值(zhi)。活性(xing)炭表(biao)面(mian)(mian)硫化處理(li)在零充電點、固體紋理(li)性(xing)質(zhi)（基(ji)本比表(biao)面(mian)(mian)和孔徑分布）以(yi)及酸堿表(biao)面(mian)(mian)基(ji)團的數(shu)量生重要(yao)變化。

　　從(cong)以上因素的(de)(de)(de)(de)分析可以解釋(shi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附能力和(he)溶液pH依(yi)賴關系。溫度對所研究固體的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附性(xing)(xing)能沒(mei)有(you)(you)顯著影響。觀察到隨溫度的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附容量的(de)(de)(de)(de)輕微增加(jia)。這種行為是由于(yu)當溶質(zhi)分子(zi)將溶劑分子(zi)取代(dai)到固體表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)時的(de)(de)(de)(de)能量變化(hua)(hua)(hua)。　*后得出(chu)結論(lun)，硫酸表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)處理(li)(li)(li)對活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)多孔結構和(he)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)化(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)有(you)(you)重要變化(hua)(hua)(hua)，達到*高吸(xi)(xi)(xi)附水平(ping)。二硫化(hua)(hua)(hua)碳的(de)(de)(de)(de)硫化(hua)(hua)(hua)處理(li)(li)(li)也在固體、編織(zhi)性(xing)(xing)和(he)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)化(hua)(hua)(hua)學性(xing)(xing)質(zhi)等方面(mian)(mian)(mian)發(fa)生了(le)重要變化(hua)(hua)(hua)。在這種情(qing)況下，由汞吸(xi)(xi)(xi)附的(de)(de)(de)(de)有(you)(you)利表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)化(hua)(hua)(hua)學物質(zhi)平(ping)衡減少了(le)表(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積和(he)孔體積，使(shi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)優于(yu)未(wei)經處理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。