活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與傳統活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)相比，活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)納米(mi)(mi)材料具有較高的(de)(de)(de)表(biao)面體積比，吸(xi)引(yin)了環境(jing)污染物和(he)有害金屬的(de)(de)(de)注(zhu)意(yi)。但由于酸(suan)(suan)性(xing)(xing)表(biao)面官能團，碳納米(mi)(mi)管和(he)石墨(mo)烯對從水中去(qu)除氧代陰離子(zi)(zi)無(wu)效。在(zai)這里，我們展示了去(qu)離子(zi)(zi)水溶(rong)液中對砷(shen)酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)硒酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)良好吸(xi)附。納米(mi)(mi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)關鍵特點是去(qu)除金屬氧化(hua)物納米(mi)(mi)顆粒的(de)(de)(de)微(wei)孔和(he)堿(jian)性(xing)(xing)表(biao)面基團的(de)(de)(de)存在(zai)。與商業活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)相比，納米(mi)(mi)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)在(zai)運河和(he)井水中具有優異的(de)(de)(de)砷(shen)酸(suan)(suan)鹽(yan)去(qu)除和(he)微(wei)堿(jian)性(xing)(xing)pH。

　　隨著(zhu)活性(xing)炭(tan)納(na)米技術的發展，人(ren)們一(yi)直在開發利用(yong)(yong)(yong)這些(xie)納(na)米活性(xing)炭(tan)材料進(jin)行水處理的高表面體積比。*近證明了活性(xing)炭(tan)和石(shi)墨烯基(ji)吸(xi)附(fu)劑(ji)用(yong)(yong)(yong)于去除汞(gong)、砷、鉻和硒等金屬(shu)的吸(xi)附(fu)作用(yong)(yong)(yong)。與碳納(na)米管(guan)和石(shi)墨烯不同，活性(xing)炭(tan)納(na)米結構具有(you)良好的生物相(xiang)容(rong)性(xing)。因此，納(na)米活性(xing)炭(tan)可能(neng)是(shi)環(huan)境修復應用(yong)(yong)(yong)的有(you)希(xi)望材料，如從(cong)水中去除有(you)害(hai)金屬(shu)。

　　球形納(na)米活性(xing)炭材(cai)料

　　在前溶液中(zhong)加入金屬(shu)鹽，加熱(re)分解(jie)，形(xing)成金屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)納米(mi)顆粒(li)，作為碳水化(hua)(hua)合物(wu)源碳化(hua)(hua)的成核點(dian)。合成蝕刻去除金屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)納米(mi)顆粒(li)，留下高多孔(kong)活性炭(圖1A)。活性炭中(zhong)金屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)納米(mi)顆粒(li)的尺(chi)寸可(ke)以通過調整前體的比例來(lai)控制，從而控制孔(kong)徑。因(yin)此，該合成方法可(ke)用于吸(xi)附金，活性炭材料的起(qi)源和物(wu)理化(hua)(hua)學性質（如(ru)表面積(ji)、微孔(kong)）差異很(hen)大，隔離(li)沉積(ji)物(wu)PBDEs對效果了解(jie)較(jiao)少。

　　根據不(bu)同的(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)、燃燒(shao)方法和(he)廣(guang)泛(fan)的(de)(de)(de)可用(yong)(yong)性(xing)和(he)應用(yong)(yong)，選擇活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)和(he)生物炭(tan)(tan)(tan)(tan)三種不(bu)同的(de)(de)(de)材料(liao)(liao)。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。木(mu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)來源于4000木(mu)質素材料(liao)(liao)°C下(xia)的(de)(de)(de)燃燒(shao)。原(yuan)(yuan)料(liao)(liao)為(wei)4000生物炭(tan)(tan)(tan)(tan)樣品℃由不(bu)完全(quan)燃燒(shao)引起(qi)的(de)(de)(de)。將所有活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)材料(liao)(liao)研磨(mo)成100目(0.149mm使(shi)用(yong)(yong)前在室溫下(xia)儲存孔徑(jing))。以上分析(xi)了活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)材料(liao)(liao)OC含量。使(shi)用(yong)(yong)表面積(ji)分析(xi)儀BET氮等溫線測定(ding)比(bi)表面積(ji)(SSA)和(he)微孔率(lv)。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)、生物炭(tan)(tan)(tan)(tan)、木(mu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)。

　　為(wei)了(le)比較(jiao)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)材(cai)料降低(di)沉(chen)積(ji)物(wu)中(zhong)不(bu)含多(duo)溴二苯(ben)醚的(de)(de)C的(de)(de)有效性(xing)(xing)，在(zai)用于(yu)纖(xian)(xian)維(wei)暴露之(zhi)前(qian)，用活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，木炭(tan)或生物(wu)炭(tan)對(dui)JL和(he)(he)SD修正了(le)沉(chen)積(ji)物(wu)。在(zai)沉(chen)淀物(wu)中(zhong)加入1000μg/ kg每種多(duo)溴二苯(ben)醚同源物(wu)，如(ru)(ru)上述平衡7天(tian)，然后在(zai)0(未修正對(dui)照)，0.5，1.0，1.5，3.0和(he)(he)6.與(yu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)、木炭(tan)或生物(wu)炭(tan)混合(he)。基于(yu)沉(chen)積(ji)物(wu)干(gan)重(zhong)的(de)(de)%。120年活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)修正沉(chen)積(ji)物(wu)rpm產生下(xia)混合(he)7天(tian)PBDE污(wu)染沉(chen)積(ji)物(wu)樣品。等份的(de)(de)修正沉(chen)淀物(wu)(1).0g，干(gan)重(zhong))，一片1cm PDMS纖(xian)(xian)維(wei)和(he)(he)1.5mL水置于(yu)20mL用玻璃瓶測量(liang)C 自由度(du)如(ru)(ru)上所述PBDEs。7天(tian)后，回收PDMS纖(xian)(xian)維(wei)，提取和(he)(he)分(fen)析。

　　活性(xing)炭沉積在混合條件下PDMS纖維吸收動力學。

　　多溴聯苯醚中(zhong)活性(xing)炭類型的差異

　　通過活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸附或隔離平(ping)(ping)衡(heng)PBDEs反映了(le)它們PDMS纖(xian)維(C PDMS)檢(jian)測到(dao)的水(shui)平(ping)(ping)變化(hua)。在JL在沉(chen)積物(wu)中(zhong)，隨著活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的修(xiu)(xiu)正(zheng)，C PDMS顯著下(xia)降(jiang)，并且(qie)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的類型之(zhi)間(jian)的減少不同(圖2)。例如(ru)，當(dang)生(sheng)(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)用于0時.5%修(xiu)(xiu)正(zheng)JL沉(chen)積物(wu)時，C PDMS30水(shui)平(ping)(ping)降(jiang)低到(dao)未(wei)沉(chen)降(jiang)沉(chen)積物(wu)中(zhong).0-67.8%。木炭(tan)(tan)(tan)(29.7-63.5%的效果與生(sheng)(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)相似(圖2)。相比之(zhi)下(xia)，活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)修(xiu)(xiu)正(zheng)沉(chen)積物(wu)C PDMS下(xia)降(jiang)幅(fu)度較大(圖2)。例如(ru)，在0中(zhong).5%活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的JL對于不同的同源物(wu)，C PDMS降(jiang)至(zhi)未(wei)改進處理(li)水(shui)平(ping)(ping)1.8-8.1%。平(ping)(ping)均而言，添(tian)加1.0%的活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)導致(zhi)所選活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)BDE同系物(wu)的C PDMS將(jiang)1降(jiang)低到(dao)對照(zhao)水(shui)平(ping)(ping).7-5.9%表明活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)在沉(chen)積物(wu)中(zhong)螯(ao)合PBDEs能力遠高于其他黑碳材料。

　　沉積在水中PDMS纖(xian)維上(shang)的(de)BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)不同類型活性炭的(de)濃度(du)隔離效果。

　　本研究開(kai)發(fa)了(le)一種測量沉積(ji)物(wu)中不(bu)(bu)含(han)多溴(xiu)二苯醚的(de)(de)方(fang)法C，該方(fang)法進一步(bu)用(yong)于(yu)比較不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)材料C free密封多溴(xiu)聯苯醚的(de)(de)效率。研究結果表明，雖然不(bu)(bu)含(han)多溴(xiu)二苯醚的(de)(de)C通過(guo)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)修(xiu)(xiu)正減少，但不(bu)(bu)同(tong)類(lei)型的(de)(de)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)之(zhi)間存(cun)在(zai)很(hen)大(da)差異，活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)比生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)(tan)更有(you)效。此外，由于(yu)微(wei)孔分(fen)布不(bu)(bu)同(tong)，活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)優先隔(ge)(ge)離(li)低溴(xiu)化(hua)(hua)溴(xiu)化(hua)(hua)BDE，生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)(tan)或木炭(tan)(tan)(tan)(tan)表現(xian)出高溴(xiu)化(hua)(hua)溴(xiu)化(hua)(hua)二苯醚的(de)(de)選擇性(xing)吸附。減少C.同(tong)一活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)修(xiu)(xiu)正案的(de)(de)沉積(ji)物(wu)之(zhi)間的(de)(de)免費差異很(hen)大(da)，而且更高OC含(han)量似乎抑制了(le)炭(tan)(tan)(tan)(tan)黑(hei)的(de)(de)作用(yong)。另一方(fang)面，由于(yu)天然有(you)機物(wu)或膠體可(ke)能(neng)競爭吸附位點或阻塞微(wei)孔，活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)隔(ge)(ge)離(li)能(neng)力可(ke)能(neng)會(hui)因老化(hua)(hua)效應而發(fa)生變化(hua)(hua)。因此，在(zai)應用(yong)于(yu)污染沉積(ji)物(wu)原(yuan)位修(xiu)(xiu)復之(zhi)前，需要進一步(bu)了(le)解活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)多溴(xiu)二苯醚等老化(hua)(hua)情況HOCs對活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)(tan)類(lei)型的(de)(de)隔(ge)(ge)離(li)和依賴。