攪拌技術對活性炭(tan)吸附的影(ying)響

　　活(huo)(huo)(huo)性炭吸(xi)附(fu)過程(cheng)是去(qu)除(chu)水中(zhong)有(you)機(ji)污染物(wu)*有(you)效的(de)(de)(de)(de)方法之一。吸(xi)附(fu)設計相對(dui)靈活(huo)(huo)(huo)簡單，成本低(di)，操作再(zai)生方便，無或低(di)代有(you)毒(du)物(wu)質(zhi)。由于(yu)活(huo)(huo)(huo)性炭具有(you)較高的(de)(de)(de)(de)表(biao)面積(ji)、孔(kong)體(ti)積(ji)和(he)孔(kong)徑分(fen)(fen)布，是目前吸(xi)附(fu)效率*高的(de)(de)(de)(de)有(you)機(ji)污染物(wu)吸(xi)附(fu)劑。活(huo)(huo)(huo)性炭上有(you)機(ji)化(hua)合物(wu)吸(xi)附(fu)的(de)(de)(de)(de)有(you)效性取決于(yu)其孔(kong)隙結構(gou)和(he)表(biao)面化(hua)學性質(zhi)、物(wu)理化(hua)學性質(zhi)（分(fen)(fen)子量(liang)、溶(rong)解度、極性、官能組類(lei)型）、溶(rong)液(ye)化(hua)學性質(zhi)（離子強(qiang)度、pH值)和(he)溫度。這(zhe)些因素對(dui)不同有(you)機(ji)污染物(wu)的(de)(de)(de)(de)動力(li)學和(he)吸(xi)附(fu)平衡(heng)有(you)不同的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。

　　吸(xi)(xi)附(fu)(fu)試(shi)驗通(tong)常在含有固(gu)定體積吸(xi)(xi)附(fu)(fu)溶液（初始濃(nong)度不同）和已知質(zhi)量吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑的錐形瓶中(zhong)進行。然后搖(yao)動樣品，直到達到平衡。然而，作者很少提供(gong)樣品混(hun)合的條件。混(hun)合對(dui)(dui)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)的影(ying)響(xiang)通(tong)常被忽視。只有少數研究(jiu)過吸(xi)(xi)附(fu)(fu)和混(hun)合速度的影(ying)響(xiang)。然而，據我們所知，不同混(hun)合技術對(dui)(dui)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)的影(ying)響(xiang)尚(shang)未被研究(jiu)。

　　本內容的目的是對活性炭上有(you)(you)機污染(ran)物吸附(fu)(fu)(fu)動力(li)學和吸附(fu)(fu)(fu)能力(li)的(de)不同攪拌技術(shu)及其影響。通過氣泡將樣品(pin)與(yu)實驗室搖動器(qi)、機械(槳(jiang)式)攪拌器(qi)和磁性(xing)(xing)攪拌器(qi)混合。還檢查了攪拌速(su)度(du)的(de)影響。4-氯(lv)(lv)酚(fen)(fen)(4-氯(lv)(lv)酚(fen)(fen))-CP)作為目標污染(ran)物，它對水生生物、植物和人(ren)類有(you)(you)毒(du)，在飲用水中很常(chang)見(jian)。另外(wai)，對活(huo)性(xing)(xing)炭上4-氯(lv)(lv)苯(ben)酚(fen)(fen)的(de)吸附(fu)(fu)(fu)也(ye)有(you)(you)很好(hao)的(de)描述。介紹了4-氯(lv)(lv)酚(fen)(fen)吸附(fu)(fu)(fu)在各種(zhong)改(gai)性(xing)(xing)和未(wei)改(gai)性(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭上，以及4-氯(lv)(lv)酚(fen)(fen)吸附(fu)(fu)(fu)在影響活(huo)性(xing)(xing)炭上-CP其他吸附(fu)(fu)(fu)因素的(de)影響，包括離子強度(du)和pH 。

　　所需的實(shi)驗(yan)材料和儀(yi)器

　　4-氯酚、活性(xing)炭(tan)(tan)、鹽酸(suan)、氫(qing)氟酸(suan)和HPLC級乙腈。顆粒活性(xing)炭(tan)(tan)作(zuo)為吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)，使(shi)用(yong)前使(shi)用(yong)活性(xing)炭(tan)(tan)HCl和HF預處理(li)濃酸(suan)除(chu)灰，用(yong)去離(li)子水沖洗幾次。然(ran)后130吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)℃烘(hong)箱干(gan)燥至恒(heng)重，并在烘(hong)箱中進(jin)一步研究。活性(xing)炭(tan)(tan)表面(mian)積(S BET)根據氮(dan)低溫吸(xi)附(fu)(fu)-解吸(xi)等(deng)溫線(xian)確定。在吸(xi)附(fu)(fu)研究中，通過空氣、氮(dan)氣、實驗室(shi)搖床、機(ji)械攪拌器和磁(ci)攪拌器分(fen)別測(ce)試(shi)活性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)。

　　吸附實驗

　　吸附實驗包含0.05μL4-CP溶液和0.025g在活性炭錐形(xing)瓶(或圓底燒瓶)中進行(xing)動力(li)學研究。℃下(xia)進行(xing)初(chu)始4-CP濃度為1.0mmol L -1.色譜測(ce)量4-CP的(de)濃度。

　　分析方法

　　4-CP的濃度通過使(shi)用UV測量(liang)高效液相(xiang)色(se)譜。2.使(shi)用色(se)譜分(fen)(fen)析(xi)(xi).0×150mm，3μm柱進行。色(se)譜條(tiao)件(jian)如下(xia)：流(liu)動相(xiang) - 乙腈/水乙酸(suan)(50/50，v / v)調(diao)節(jie)至pH 3.0; 流(liu)速(su)0.25mL min -1 ; 和分(fen)(fen)析(xi)(xi)波長281nm。所有(you)實驗在相(xiang)同(tong)條(tiao)件(jian)下(xia)一式三(san)份進行，平(ping)均值(zhi)用于(yu)進一步計算。使(shi)用t檢(jian)驗和/或ANOVA和Tukey檢(jian)驗分(fen)(fen)析(xi)(xi)獲得的數據。用*低顯著(zhu)性差異(yi)檢(jian)查任何一對治療方法之間的差異(yi)，顯著(zhu)性水平(ping)為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究(jiu)混合(he)技術4-CP實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)動(dong)器(qi)(qi)(qi)(qi)、機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)力攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)用于吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)影響(xiang)rpm攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑和(he)(he)溶液攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)錐形瓶(ping)。結果(guo)(guo)(guo)如圖1所示 。實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)床、機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機的(de)偽二次速(su)率常(chang)數分(fen)(fen)別(bie)為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統計學(xue)上，機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)之間的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速(su)度差(cha)異并不明(ming)顯(p = 0.34)。在這(zhe)兩種(zhong)情況下，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)比(bi)使(shi)用實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)床更(geng)快。實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)床與(yu)機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)、實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)床與(yu)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)差(cha)異具有(you)統計顯著性(q e)觀察到相同的(de)相關性，如下：1.359(實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)搖(yao)(yao)床).442和(he)(he)1.430(磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi))mmol·g -1。所有(you)這(zhe)些結果(guo)(guo)(guo)表明(ming)，混合(he)技術在動(dong)力學(xue)和(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)平衡中(zhong)起著重要作(zuo)用。比(bi)實(shi)驗室(shi)(shi)(shi)振蕩器(qi)(qi)(qi)(qi)更(geng)好地(di)觀察到機械(xie)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)(he)磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)結果(guo)(guo)(guo)。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)速(su)率和(he)(he)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容量的(de)增(zeng)加是攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)棒或攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)槳與(yu)活性炭(tan)物理接觸的(de)結果(guo)(guo)(guo)。因此(ci)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)材料的(de)尺寸(cun)減小，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)位點更(geng)容易接近吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)分(fen)(fen)子吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)動(dong)力學(xue)和(he)(he)活性炭(tan)粒(li)徑的(de)增(zeng)加。

　　攪拌速度的影響

　　研(yan)究了混合速度(du)(du)對(dui)水溶液對(dui)4-氯酚吸(xi)附的影響。吸(xi)附劑量，初始4-CP濃度(du)(du)和(he)溫度(du)(du)保持恒定。1000年使(shi)用機械(xie)攪(jiao)拌器(qi)和(he)磁性攪(jiao)拌器(qi)rpm至(zhi)500rpm研(yan)究速度(du)(du)。4.攪(jiao)拌速率-CP吸(xi)附影響見(jian)圖(tu)2和(he)表1。

　　可(ke)以看出，吸(xi)(xi)附速率受攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度的(de)(de)影(ying)響很大 - 隨著(zhu)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，吸(xi)(xi)附率顯(xian)著(zhu)提(ti)高。攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速率從1000開(kai)始rpm增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到500rpm，k 2值分別從0.577增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到1.264g mmol -1 h -1(機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)機(ji))和(he)(he)0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器)。在(zai)(zai)相同的(de)(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度下，機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器和(he)(he)磁攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)器之間(jian)的(de)(de)差異(yi)沒有統計意義(p > 0.05)。4-CP由于湍流液(ye)體(ti)(ti)擴(kuo)散到活性(xing)(xing)(xing)炭顆(ke)(ke)粒周圍的(de)(de)液(ye)體(ti)(ti)邊界層擴(kuo)散到活性(xing)(xing)(xing)炭顆(ke)(ke)粒周圍的(de)(de)液(ye)體(ti)(ti)邊界層的(de)(de)速率變高。隨著(zhu)攪(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)(ban)速度的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，吸(xi)(xi)附劑(ji)顆(ke)(ke)粒的(de)(de)破碎程度可(ke)能(neng)會(hui)進一步增(zeng)(zeng)(zeng)強。在(zai)(zai)這些研究中，試驗(yan)前和(he)(he)試驗(yan)后的(de)(de)吸(xi)(xi)附劑(ji)顆(ke)(ke)粒大小尚(shang)未確(que)定，但在(zai)(zai)4歲-CP有證(zheng)據可(ke)以檢查(cha)吸(xi)(xi)附動力學活性(xing)(xing)(xing)炭小的(de)(de)影(ying)響。還描(miao)述了活性(xing)(xing)(xing)白土在(zai)(zai)堿性(xing)(xing)(xing)染料吸(xi)(xi)附上的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)[ 6 ]以及乙(yi)酸(suan)，吡(bi)蟲啉和(he)(he)4-氯苯酚在(zai)(zai)活性(xing)(xing)(xing)炭上。

　　表1中的數(shu)據 也說(shuo)明攪拌速率(lv)不僅影響(xiang)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)動力學，還影響(xiang)4-CP去除水(shui)中的效率(lv)。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)(liang)從1.385增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機械攪拌機)和從1.391增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁(ci)攪拌器)從100增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)500rpm。觀(guan)察到(dao)(dao)從20.06 4-CP吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)(liang)增(zeng)加(jia)至23.04毫克-1攪拌速度從300到(dao)(dao)600轉。然而，一些作(zuo)者報告說(shuo)，只有(you)一定的限度才能提高(gao)攪拌速度，超(chao)過這種吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)(liang)沒有(you)顯著增(zeng)加(jia)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)增(zeng)加(jia)。在某些情況下，觀(guan)察到(dao)(dao)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)容量(liang)(liang)(liang)在更(geng)高(gao)混合速率(lv)較高(gao)。正如作(zuo)者所提出的，這是因為吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)分(fen)子和吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑顆粒的動能在非常高(gao)的攪拌速度下增(zeng)加(jia)到(dao)(dao)足以相互碰撞，導致(zhi)分(fen)離松散的吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)分(fen)子。

　　本文闡述了不同攪(jiao)拌(ban)技術(shu)對顆粒活性(xing)炭吸(xi)附4-氯酚(fen)的影響。研究了燒瓶類型的影響，包括(kuo)實驗室搖床、機械攪(jiao)拌(ban)機、磁(ci)性(xing)攪(jiao)拌(ban)機和混合(he)氣(qi)(qi)泡（空氣(qi)(qi)或氮氣(qi)(qi)）的攪(jiao)拌(ban)機類型。它(ta)還測試了混合(he)速度對活性(xing)炭上4-氯酚(fen)吸(xi)附的影響。