活性炭降解甲醛試驗

　　甲(jia)醛是一種有機化(hua)合物，可(ke)用(yong)于(yu)農業。在(zai)(zai)地表水(shui)中可(ke)以檢測到相(xiang)對較(jiao)高水(shui)平的甲(jia)醛。事(shi)實上，據(ju)報道，在(zai)(zai)處理(li)過的飲用(yong)水(shui)中發現(xian)了微(wei)量(liang)聚乙(yi)醛的量(liang)，濃度高達1微(wei)克-1，高于(yu)標準0.1微(wei)克大號-1。因(yin)此，我們必(bi)須找到對策，通常(chang)使(shi)用(yong)活性炭吸(xi)附(fu)。

　　飲用水(shui)中檢測到(dao)甲醛，濃(nong)度(du)低(di)(1)μgL -1)，該(gai)值高(gao)于標準要求。本文(wen)研究了(le)幾種材料(liao)的(de)(de)(de)(de)效果：活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)和(he)(he)摻入二氧化(hua)鈦納米(mi)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)，不同(tong)濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(C-1.5，C-40和(he)(he)C-80)這些吸(xi)附(fu)劑(ji)用于通過光(guang)催(cui)化(hua)氧化(hua)從水(shui)溶液中去(qu)(qu)(qu)除(chu)金屬醛。發現活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)是*有效的(de)(de)(de)(de)材料(liao)，其(qi)去(qu)(qu)(qu)除(chu)量幾乎超(chao)過90%。吸(xi)附(fu)數據和(he)(he)組(zu)裝(zhuang)Langmuir等溫模型，得到(dao)q 32米(mi)(*大(da)/飽和(he)(he)吸(xi)附(fu)容量).258毫克值-1 L(Langmuir常數)值為2.013 L mg-1。在(zai)動力學研究方面(mian)，活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)聚(ju)乙(yi)(yi)醛的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)與(yu)偽二階方程擬合(he)良(liang)好(hao)，使吸(xi)附(fu)率(lv)常數 ? 2的(de)(de)(de)(de)0.023克值mg -1 分鐘(zhong) -這意味(wei)著快速吸(xi)附(fu)。納米(mi)催(cui)化(hua)劑(ji)具有相同(tong)的(de)(de)(de)(de)四聚(ju)乙(yi)(yi)醛濃(nong)度(du)和(he)(he)0.2克L-氧化(hua)聚(ju)乙(yi)(yi)醛比(bi)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)不太有效 -1的(de)(de)(de)(de)在(zai)UV光(guang)下材料(liao)的(de)(de)(de)(de)進料(liao)濃(nong)度(du)和(he)(he)與(yu)二氧化(hua)鈦混合(he)的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(C-1.5)納米(mi)催(cui)化(hua)劑(ji)實現的(de)(de)(de)(de)*大(da)去(qu)(qu)(qu)除(chu)量為7.5 ppm約15%的(de)(de)(de)(de)三聚(ju)氰(qing)胺溶液。

　　活性(xing)炭不(bu)能有效降解金屬醛的原因可能是活性(xing)炭的粒(li)度(du)和(he)表(biao)面積(ji)不(bu)適合(he)去(qu)除金屬醛。因此，一種替代(dai)方法是使(shi)用粒(li)度(du)小于傳統(tong)活性(xing)炭的粉末活性(xing)炭，從而為吸附提(ti)供更(geng)多的孔隙(xi)和(he)表(biao)面空(kong)間(jian)。

　　以下是我們(men)實驗(yan)中使用的活性炭參(can)數

　　金豐(feng)活性(xing)炭(tan)制造(zao)有(you)限公(gong)司生產工作中使用的商業（活性(xing)炭(tan)、脫色粉末(mo)活化(hua)）。碳源為木(mu)炭(tan)，經認(ren)證，*大(da)使用水(shui)平為250 mg / L。此外，使用以下活性(xing)炭(tan)TiO 2納(na)米催化(hua)劑(ji)：

　　具有1.5%活性炭(tan)，98.5%TiO 2(C-1.5)十六烷基三甲基溴化(hua)銨(CTAB)活性炭(tan)二氧(yang)化(hua)鈦(活性炭(tan))TiO 2)納米催化(hua)劑。

　　具(ju)有40%活性(xing)炭(tan)，60%TiO 2(C-40)的CTAB活性(xing)炭(tan)混合(he)改性(xing)TiO 2納米催化劑(ji)。

　　活(huo)性(xing)炭80%，活(huo)性(xing)炭20%TiO 2(C-80)的CTAB活(huo)性(xing)炭混合改性(xing)TiO 2納米(mi)催化劑。

　　制備金(jin)屬醛(quan)標準溶液

　　去(qu)離(li)(li)子(zi)水用(yong)于(yu)整(zheng)個實驗和(he)(he)樣品(pin)制(zhi)備(bei)(bei)過程。這是(shi)(shi)因為去(qu)離(li)(li)子(zi)水在反應(ying)過程中可(ke)能含有高有機含量和(he)(he)光催化(hua)OH自由基反應(ying)會影響GC-MS分(fen)析。甲醛儲(chu)備(bei)(bei)溶(rong)(rong)液(ye)是(shi)(shi)通過一(yi)些參考(kao)方法制(zhi)備(bei)(bei)的(de)(de)。甲醛固體(0.1g)加入到100mL制(zhi)備(bei)(bei)甲醇(chun)10000ppm儲(chu)屬醛儲(chu)備(bei)(bei)溶(rong)(rong)液(ye)。儲(chu)備(bei)(bei)溶(rong)(rong)液(ye)可(ke)以是(shi)(shi)1和(he)(he)10℃儲(chu)存時間(jian)長(chang)達一(yi)年。對于(yu)每個光催化(hua)實驗，用(yong)去(qu)離(li)(li)子(zi)水稀釋不同量的(de)(de)儲(chu)備(bei)(bei)溶(rong)(rong)液(ye)mL制(zhi)備(bei)(bei)不同金(jin)(jin)屬醛濃度的(de)(de)樣品(pin)溶(rong)(rong)液(ye)。金(jin)(jin)屬醛濃度范圍為0.1?15ppm。

　　圖(tu)1顯(xian)示活(huo)(huo)性(xing)炭掃描電子顯(xian)微(wei)鏡(SEM)圖(tu)像(xiang)顯(xian)示了活(huo)(huo)性(xing)炭的結構(gou)和(he)表面特征(zheng)。圖(tu)像(xiang)顯(xian)示活(huo)(huo)性(xing)炭顆(ke)(ke)粒的平(ping)均尺寸約為20nm，這(zhe)些顆(ke)(ke)粒聚集在一起，形(xing)(xing)成平(ping)均尺寸為25μm角形(xing)(xing)簇。孔(kong)隙率(lv)為17.78%。從(cong)SEM圖(tu)像(xiang)，簇的表面是平(ping)的，粗糙(cao)的，多孔(kong)的。

　　用活(huo)性炭降解甲醛(quan)

　　活(huo)性(xing)炭(tan)(0.1g)，在UV-C光下，在0.1,0.5,1,5和10ppm不同制備的初始(shi)濃(nong)度(du)的甲醛(quan)樣品(pin)應處理2小時。圖2比較活(huo)性(xing)炭(tan)處理后聚乙(yi)醛(quan)的濃(nong)度(du)。活(huo)性(xing)炭(tan)能(neng)有效(xiao)地去除溶液(ye)中的甲醛(quan)，特別是初始(shi)濃(nong)度(du)較低的0.1,0.5和1ppm(p <0.05)。

　　活(huo)性炭(tan)與活(huo)性炭(tan)混合TiO 2(C-1.5)，C-40和C-活(huo)性炭(tan)是金(jin)屬醛(quan)降(jiang)解(jie)*有(you)效的(de)材料(liao)中(zhong)，活(huo)性炭(tan)是降(jiang)解(jie)金(jin)屬醛(quan)*有(you)效的(de)材料(liao)。在(zai)0.1，0.5，1，5，和10ppm，活(huo)性炭(tan)時間(jian)研究的(de)濃(nong)度(du)(du)(du)范圍為0.2克L-負載濃(nong)度(du)(du)(du)-1表(biao)明，在(zai)低濃(nong)度(du)(du)(du)高于(yu)濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)情(qing)況(kuang)下，去(qu)除四聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)醛(quan)更為明顯(xian)。甲(jia)醛(quan)溶(rong)液初(chu)始濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)增(zeng)加(jia)不會導致甲(jia)醛(quan)去(qu)除更有(you)效。隨著甲(jia)醛(quan)溶(rong)液初(chu)始濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)增(zeng)加(jia)，活(huo)性炭(tan)去(qu)除金(jin)屬醛(quan)減(jian)少。使(shi)用活(huo)性炭(tan)通過(guo)吸(xi)(xi)附去(qu)除金(jin)屬醛(quan)和Langmuir動力學(xue)模型(xing)匹(pi)配得當q m值(zhi)為32.258mg g-1，K L值(zhi)為2.013 L mg -1.說明吸(xi)(xi)附有(you)利于(yu)去(qu)除金(jin)屬醛(quan)。活(huo)性炭(tan)聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)醛(quan)的(de)吸(xi)(xi)附非常適合偽二級動力學(xue)，并給(gei)出 2的(de)0.023克值(zhi)毫(hao)克-1 分鐘-1表(biao)明活(huo)性炭(tan)能(neng)在(zai)短時間(jian)內有(you)效去(qu)除四聚(ju)(ju)乙(yi)(yi)醛(quan)。

　　與活(huo)性(xing)(xing)炭相比，活(huo)性(xing)(xing)炭混合TiO 2(C-1.5，C-40和C-80)在研究濃(nong)度(du)范(fan)圍內(nei)，催化(hua)(hua)劑(ji)負載濃(nong)度(du)、光強度(du)和反應時間對(dui)通過光催化(hua)(hua)去除溶液中的甲醛無效(xiao)。

　　對(dui)UV-C對(dui)光的影響(xiang)和納米催(cui)化劑(ji)碳含量增加的分析表(biao)明，(1)單獨UV-C光對(dui)去(qu)除(chu)(chu)(chu)金屬醛(quan)(quan)沒(mei)有(you)影響(xiang)，(2)增加納米催(cui)化劑(ji)碳含量僅(jin)略微促進甲(jia)(jia)醛(quan)(quan)降解(約(yue)4%)。然而，在黑暗條件下(xia)，單獨的活(huo)性炭去(qu)除(chu)(chu)(chu)77%的甲(jia)(jia)醛(quan)(quan)UV-C它可(ke)以(yi)在光下(xia)去(qu)除(chu)(chu)(chu)81%以(yi)上(shang)。甲(jia)(jia)醛(quan)(quan)可(ke)通過(guo)吸附活(huo)性炭去(qu)除(chu)(chu)(chu)。然而，它會在UV-C光下(xia)工作更有(you)效。從本研究(jiu)中可(ke)以(yi)看出，UV-C光強，甲(jia)(jia)醛(quan)(quan)溶液(ye)pH值、反應時(shi)間、物質(zhi)負應時(shi)間、物質(zhi)負載濃度等(deng)參(can)數，找出甲(jia)(jia)醛(quan)(quan)降解的*佳參(can)數。