攪拌技術(shu)對活性炭吸附(fu)的影(ying)響

　　活(huo)(huo)性(xing)炭吸(xi)附過程是去除(chu)水中有(you)機污染物(wu)*有(you)效的(de)(de)(de)(de)方法之一。吸(xi)附設計相對(dui)(dui)靈活(huo)(huo)簡單(dan)，成本低(di)，操(cao)作再生(sheng)方便，無或(huo)低(di)代有(you)毒(du)物(wu)質。由于(yu)活(huo)(huo)性(xing)炭具(ju)有(you)較高(gao)的(de)(de)(de)(de)表面積(ji)(ji)、孔體積(ji)(ji)和(he)孔徑(jing)分布(bu)，是目前吸(xi)附效率(lv)*高(gao)的(de)(de)(de)(de)有(you)機污染物(wu)吸(xi)附劑。活(huo)(huo)性(xing)炭上有(you)機化(hua)合物(wu)吸(xi)附的(de)(de)(de)(de)有(you)效性(xing)取決(jue)于(yu)其孔隙結構和(he)表面化(hua)學性(xing)質、物(wu)理化(hua)學性(xing)質（分子量(liang)、溶解度、極性(xing)、官(guan)能組類型）、溶液化(hua)學性(xing)質（離子強度、pH值)和(he)溫度。這些因素對(dui)(dui)不(bu)(bu)同(tong)有(you)機污染物(wu)的(de)(de)(de)(de)動力學和(he)吸(xi)附平(ping)衡有(you)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)影響。

　　吸(xi)(xi)附試(shi)驗通(tong)(tong)常(chang)在(zai)含有(you)固定體積吸(xi)(xi)附溶液（初始濃度不(bu)同）和已(yi)知質量吸(xi)(xi)附劑(ji)的(de)錐形瓶中進行。然(ran)后搖動樣(yang)品，直到達到平衡(heng)。然(ran)而(er)，作者很少(shao)提供樣(yang)品混合(he)的(de)條件。混合(he)對吸(xi)(xi)附的(de)影響(xiang)(xiang)通(tong)(tong)常(chang)被(bei)忽視。只(zhi)有(you)少(shao)數(shu)研(yan)究過吸(xi)(xi)附和混合(he)速(su)度的(de)影響(xiang)(xiang)。然(ran)而(er)，據我們所(suo)知，不(bu)同混合(he)技術對吸(xi)(xi)附的(de)影響(xiang)(xiang)尚未被(bei)研(yan)究。

　　本內容的目的是對活性炭上有機(ji)污(wu)染(ran)物(wu)吸(xi)(xi)附動(dong)力學和(he)(he)吸(xi)(xi)附能力的(de)不同(tong)攪拌(ban)技(ji)術(shu)及其(qi)影響(xiang)(xiang)。通過氣(qi)泡(pao)將樣品與實驗室搖動(dong)器、機(ji)械(xie)(槳式)攪拌(ban)器和(he)(he)磁性(xing)(xing)(xing)攪拌(ban)器混(hun)合。還(huan)檢查了(le)攪拌(ban)速度的(de)影響(xiang)(xiang)。4-氯酚(fen)(fen)(fen)(4-氯酚(fen)(fen)(fen))-CP)作為目標(biao)污(wu)染(ran)物(wu)，它對水(shui)(shui)生生物(wu)、植物(wu)和(he)(he)人類有毒(du)，在(zai)飲(yin)用水(shui)(shui)中很常(chang)見。另外(wai)，對活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)上4-氯苯酚(fen)(fen)(fen)的(de)吸(xi)(xi)附也有很好的(de)描述(shu)。介紹(shao)了(le)4-氯酚(fen)(fen)(fen)吸(xi)(xi)附在(zai)各種改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)和(he)(he)未改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)上，以(yi)及4-氯酚(fen)(fen)(fen)吸(xi)(xi)附在(zai)影響(xiang)(xiang)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)上-CP其(qi)他(ta)吸(xi)(xi)附因素的(de)影響(xiang)(xiang)，包括離(li)子(zi)強(qiang)度和(he)(he)pH 。

　　所需的實驗材(cai)料和儀器

　　4-氯酚、活(huo)性(xing)炭(tan)、鹽酸(suan)(suan)、氫氟酸(suan)(suan)和(he)HPLC級乙腈。顆粒活(huo)性(xing)炭(tan)作為(wei)吸(xi)(xi)(xi)附劑，使用(yong)前(qian)使用(yong)活(huo)性(xing)炭(tan)HCl和(he)HF預(yu)處(chu)理濃酸(suan)(suan)除灰(hui)，用(yong)去離子水沖洗幾次。然(ran)后(hou)130吸(xi)(xi)(xi)附劑℃烘箱(xiang)干燥至恒重(zhong)，并(bing)在烘箱(xiang)中進一(yi)步研(yan)究。活(huo)性(xing)炭(tan)表面積(S BET)根(gen)據氮低(di)溫吸(xi)(xi)(xi)附-解(jie)吸(xi)(xi)(xi)等(deng)溫線(xian)確定(ding)。在吸(xi)(xi)(xi)附研(yan)究中，通過空氣、氮氣、實驗室搖床、機械攪(jiao)拌器和(he)磁攪(jiao)拌器分別測(ce)試活(huo)性(xing)炭(tan)樣品。

　　吸附實驗

　　吸(xi)附實驗包含0.05μL4-CP溶液和0.025g在活(huo)性炭錐(zhui)形瓶(ping)(或(huo)圓底(di)燒瓶(ping))中進(jin)行(xing)動力學(xue)研究。℃下進(jin)行(xing)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(de)濃度(du)通過使用(yong)(yong)UV測量高效液相色(se)(se)譜。2.使用(yong)(yong)色(se)(se)譜分析.0×150mm，3μm柱進(jin)行(xing)。色(se)(se)譜條件(jian)如下(xia)：流動相 - 乙腈(jing)/水乙酸(50/50，v / v)調節至pH 3.0; 流速(su)0.25mL min -1 ; 和(he)(he)分析波長281nm。所有實驗(yan)(yan)在(zai)相同條件(jian)下(xia)一(yi)式三份進(jin)行(xing)，平(ping)均(jun)值用(yong)(yong)于進(jin)一(yi)步(bu)計算。使用(yong)(yong)t檢驗(yan)(yan)和(he)(he)/或(huo)ANOVA和(he)(he)Tukey檢驗(yan)(yan)分析獲(huo)得的(de)數據(ju)。用(yong)(yong)*低顯(xian)著性差(cha)異檢查任何一(yi)對治療方法之間的(de)差(cha)異，顯(xian)著性水平(ping)為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混合(he)技術4-CP實驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)動器(qi)(qi)(qi)、機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)(ci)力(li)(li)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)用(yong)于吸附(fu)(fu)的(de)(de)影響(xiang)rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)附(fu)(fu)劑和(he)(he)(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)錐形(xing)瓶。結(jie)(jie)果如(ru)圖1所(suo)示 。實驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)、機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)機(ji)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)機(ji)的(de)(de)偽二次速率常數分別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統(tong)計(ji)學上，機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)之間的(de)(de)吸附(fu)(fu)速度差異并不(bu)明顯(p = 0.34)。在這兩種(zhong)情(qing)況下(xia)，吸附(fu)(fu)比(bi)使用(yong)實驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)更(geng)快。實驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)與機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)、實驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)與磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)差異具有統(tong)計(ji)顯著性(xing)(q e)觀(guan)察(cha)到相同的(de)(de)相關性(xing)，如(ru)下(xia)：1.359(實驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)搖(yao)床(chuang)).442和(he)(he)(he)(he)1.430(磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi))mmol·g -1。所(suo)有這些結(jie)(jie)果表(biao)明，混合(he)技術在動力(li)(li)學和(he)(he)(he)(he)吸附(fu)(fu)平(ping)衡中起著重要作用(yong)。比(bi)實驗(yan)(yan)(yan)(yan)室(shi)振蕩(dang)器(qi)(qi)(qi)更(geng)好地(di)觀(guan)察(cha)到機(ji)械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)和(he)(he)(he)(he)磁(ci)(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)結(jie)(jie)果。吸附(fu)(fu)速率和(he)(he)(he)(he)吸附(fu)(fu)容(rong)量的(de)(de)增加(jia)是(shi)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)棒或攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)(ban)(ban)槳(jiang)與活(huo)性(xing)炭(tan)物理接觸的(de)(de)結(jie)(jie)果。因此，吸附(fu)(fu)材料的(de)(de)尺寸減小，吸附(fu)(fu)位點更(geng)容(rong)易接近吸附(fu)(fu)分子(zi)吸附(fu)(fu)動力(li)(li)學和(he)(he)(he)(he)活(huo)性(xing)炭(tan)粒(li)徑的(de)(de)增加(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研究了混合(he)速(su)度(du)(du)對(dui)水溶液(ye)對(dui)4-氯酚吸附的影響。吸附劑量，初始(shi)4-CP濃(nong)度(du)(du)和(he)溫度(du)(du)保持恒定。1000年使用(yong)機械攪(jiao)拌器(qi)和(he)磁性攪(jiao)拌器(qi)rpm至500rpm研究速(su)度(du)(du)。4.攪(jiao)拌速(su)率-CP吸附影響見圖2和(he)表1。

　　可以看出，吸(xi)(xi)附(fu)速(su)(su)(su)(su)率受攪拌(ban)(ban)速(su)(su)(su)(su)度的(de)(de)(de)影響(xiang)很大 - 隨著攪拌(ban)(ban)速(su)(su)(su)(su)度的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，吸(xi)(xi)附(fu)率顯著提高(gao)。攪拌(ban)(ban)速(su)(su)(su)(su)率從1000開始rpm增(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)500rpm，k 2值(zhi)分別從0.577增(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)1.264g mmol -1 h -1(機械(xie)攪拌(ban)(ban)機)和0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪拌(ban)(ban)器(qi)(qi))。在相同的(de)(de)(de)攪拌(ban)(ban)速(su)(su)(su)(su)度下，機械(xie)攪拌(ban)(ban)器(qi)(qi)和磁(ci)攪拌(ban)(ban)器(qi)(qi)之間的(de)(de)(de)差異沒有統(tong)計意義(p > 0.05)。4-CP由于湍(tuan)流液(ye)體擴散(san)到(dao)活(huo)(huo)性炭顆粒(li)(li)周圍(wei)的(de)(de)(de)液(ye)體邊界(jie)層擴散(san)到(dao)活(huo)(huo)性炭顆粒(li)(li)周圍(wei)的(de)(de)(de)液(ye)體邊界(jie)層的(de)(de)(de)速(su)(su)(su)(su)率變(bian)高(gao)。隨著攪拌(ban)(ban)速(su)(su)(su)(su)度的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)顆粒(li)(li)的(de)(de)(de)破碎程(cheng)度可能(neng)會(hui)進一(yi)步(bu)增(zeng)(zeng)強(qiang)。在這(zhe)些研(yan)究中，試驗(yan)前和試驗(yan)后的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)顆粒(li)(li)大小尚未確定，但在4歲-CP有證據可以檢查吸(xi)(xi)附(fu)動力學活(huo)(huo)性炭小的(de)(de)(de)影響(xiang)。還描述(shu)了活(huo)(huo)性白土在堿性染料吸(xi)(xi)附(fu)上的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)[ 6 ]以及乙酸，吡(bi)蟲啉和4-氯苯酚(fen)在活(huo)(huo)性炭上。

　　表1中的(de)(de)數據 也說(shuo)明(ming)攪(jiao)拌(ban)(ban)速(su)率(lv)不僅影響吸(xi)(xi)附(fu)動(dong)力學，還(huan)影響4-CP去除水中的(de)(de)效率(lv)。吸(xi)(xi)附(fu)容(rong)量從(cong)1.385增加(jia)到(dao)1.520 mmol·g -1(機(ji)械攪(jiao)拌(ban)(ban)機(ji))和從(cong)1.391增加(jia)到(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)拌(ban)(ban)器)從(cong)100增加(jia)到(dao)500rpm。觀(guan)察到(dao)從(cong)20.06 4-CP吸(xi)(xi)附(fu)容(rong)量增加(jia)至23.04毫克-1攪(jiao)拌(ban)(ban)速(su)度(du)(du)(du)從(cong)300到(dao)600轉。然而，一些作(zuo)者報告說(shuo)，只有(you)一定(ding)的(de)(de)限度(du)(du)(du)才能提高攪(jiao)拌(ban)(ban)速(su)度(du)(du)(du)，超(chao)過這(zhe)種吸(xi)(xi)附(fu)容(rong)量沒有(you)顯著(zhu)增加(jia)吸(xi)(xi)附(fu)增加(jia)。在(zai)某些情況下，觀(guan)察到(dao)吸(xi)(xi)附(fu)容(rong)量在(zai)更高混合速(su)率(lv)較高。正如作(zuo)者所提出的(de)(de)，這(zhe)是(shi)因為吸(xi)(xi)附(fu)分子和吸(xi)(xi)附(fu)劑顆粒(li)的(de)(de)動(dong)能在(zai)非常高的(de)(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)速(su)度(du)(du)(du)下增加(jia)到(dao)足以(yi)相(xiang)互碰撞，導致分離松散的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)分子。

　　本文闡述了(le)(le)不同攪(jiao)拌(ban)(ban)技術對顆粒(li)活(huo)性炭吸(xi)附(fu)4-氯(lv)酚的(de)影(ying)(ying)響(xiang)。研究(jiu)了(le)(le)燒瓶類型的(de)影(ying)(ying)響(xiang)，包括實驗室搖床、機(ji)械攪(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)、磁(ci)性攪(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)和混合(he)氣泡（空氣或氮氣）的(de)攪(jiao)拌(ban)(ban)機(ji)類型。它還(huan)測試了(le)(le)混合(he)速度對活(huo)性炭上4-氯(lv)酚吸(xi)附(fu)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)。