活性炭吸附廢水(shui)中(zhong)的(de)新污染物

　　我(wo)們研(yan)究了(le)許多由生物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)制成(cheng)的活(huo)性炭作為水(shui)中(zhong)(zhong)新(xin)(xin)興污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)的吸(xi)附劑的應用。本研(yan)究首(shou)先確定了(le)水(shui)流中(zhong)(zhong)常見的不同類型的新(xin)(xin)興污(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)(wu)，描(miao)述(shu)了(le)合成(cheng)活(huo)性炭的生物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)來源，并描(miao)述(shu)了(le)吸(xi)附劑的特性。

　　新出現的污染物

　　由(you)(you)于(yu)我們(men)社會新(xin)(xin)的(de)(de)(de)消(xiao)費習慣(guan)和(he)新(xin)(xin)技術的(de)(de)(de)發展，新(xin)(xin)興污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)是在低(di)濃(nong)度(du)廢水(shui)中發現的(de)(de)(de)化合物(wu)(wu)(wu)。這些(xie)(xie)(xie)化合物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)排放(fang)限制合物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)危害性(xing)，這些(xie)(xie)(xie)化合物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)排放(fang)限制不(bu)(bu)完善，導致環境污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)。化合物(wu)(wu)(wu)被視為新(xin)(xin)興污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)，包括許多不(bu)(bu)同的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)質，如個人護理(li)產品(pin)(PPCPs)，食(shi)品(pin)添(tian)加(jia)劑、增塑(su)劑和(he)殺蟲劑。一些(xie)(xie)(xie)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)低(di)濃(nong)度(du)通常是ng·L -1至(zhi)μg·L -在1的(de)(de)(de)范圍內，由(you)(you)于(yu)一般水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)(chang)沒有(you)(you)設計用于(yu)處(chu)理(li)如此(ci)低(di)濃(nong)度(du)的(de)(de)(de)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)，因此(ci)很(hen)難(nan)在常規水(shui)處(chu)理(li)廠(chang)(chang)進行檢測(ce)和(he)清除。這種新(xin)(xin)型(xing)污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)只有(you)(you)通過開發和(he)更(geng)多可用的(de)(de)(de)新(xin)(xin)的(de)(de)(de)、更(geng)準(zhun)確的(de)(de)(de)分析技術，如液相色譜(pu)和(he)質譜(pu)，才能檢測(ce)出(chu)來(lai)。對于(yu)未來(lai)廢水(shui)中這些(xie)(xie)(xie)化合物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)允許濃(nong)度(du)和(he)嚴格的(de)(de)(de)排放(fang)指(zhi)標(biao)，有(you)(you)必要對新(xin)(xin)興污(wu)(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)去除進行研究(jiu)。

　　生物質原料制成活性炭(tan)

　　碳(tan)水化(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、脂質(zhi)和(he)(he)蛋白質(zhi)等生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)可(ke)(ke)以(yi)轉化(hua)(hua)為不(bu)同產品的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)燃(ran)料(liao)和(he)(he)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)煉(lian)制(zhi)概念。生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)涵蓋(gai)所有形(xing)式的(de)(de)有機物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，包(bao)括生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)廢物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)形(xing)式的(de)(de)植(zhi)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)動物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)廢物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。可(ke)(ke)分為兩種廢物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)或(huo)特殊能源作(zuo)(zuo)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)。生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)廢物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)包(bao)括農(nong)業和(he)(he)森林殘(can)留物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、城市(shi)固(gu)體(ti)廢物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)、食品加工廢物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)和(he)(he)動物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)糞便。作(zuo)(zuo)為一(yi)種重(zhong)要的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)能源，從這些廢物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)獲(huo)得的(de)(de)價值(zhi)不(bu)容忽視。如果有效利用，生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)廢物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)可(ke)(ke)用作(zuo)(zuo)合成高(gao)(gao)價值(zhi)固(gu)體(ti)產品和(he)(he)/或(huo)化(hua)(hua)學品的(de)(de)原料(liao)，減少不(bu)可(ke)(ke)再生(sheng)化(hua)(hua)石燃(ran)料(liao)來源的(de)(de)能耗。此外，使用固(gu)體(ti)廢物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)還可(ke)(ke)以(yi)節省垃圾填埋空間，提高(gao)(gao)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)資源的(de)(de)價值(zhi)。圖(tu)1中(zhong)總結(jie)了不(bu)同類(lei)型的(de)(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)原料(liao)，并在下(xia)面簡要描述。

　　不同類型的生(sheng)物(wu)質原料(liao)。

　　生產活性炭的方法

　　一(yi)般來說，活(huo)(huo)性(xing)炭吸附劑(ji)(ji)可(ke)以(yi)由任(ren)何具(ju)有高(gao)比例碳(tan)的(de)(de)前體(ti)制成。因此，生(sheng)(sheng)物(wu)質材料(liao)是(shi)活(huo)(huo)性(xing)炭吸附劑(ji)(ji)的(de)(de)理想(xiang)前體(ti)。在這項研究中，生(sheng)(sheng)物(wu)質在熱(re)處理后(hou)得(de)(de)到生(sheng)(sheng)物(wu)炭，生(sheng)(sheng)物(wu)炭在活(huo)(huo)化(hua)步驟(zou)后(hou)得(de)(de)到活(huo)(huo)性(xing)炭。橄欖核(he)等常見的(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)質材料(liao)。圖2顯示了生(sheng)(sheng)物(wu)質活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)制造方(fang)法。生(sheng)(sheng)物(wu)炭通常在碳(tan)化(hua)時制備(bei)，而活(huo)(huo)性(xing)炭需要使用物(wu)理和(he)化(hua)學活(huo)(huo)化(hua)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)更加發達的(de)(de)孔隙。合(he)成活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)孔隙率、表面化(hua)學和(he)產(chan)(chan)量高(gao)度依賴于(yu)合(he)成中使用的(de)(de)初始生(sheng)(sheng)物(wu)質組成和(he)操作條(tiao)件(jian)。

　　生物(wu)質活(huo)性炭制造。

　　新興(xing)物污染物在生物質制成的活性(xing)炭上吸附

　　由于水(shui)凈化中(zhong)特別關注新污(wu)染物的(de)(de)去(qu)除，表(biao)1總結了活性(xing)炭(tan)作(zuo)為(wei)吸(xi)附(fu)劑（包括生物質前體和活化劑）的(de)(de)一(yi)些特征參數(shu)，以及活性(xing)炭(tan)吸(xi)附(fu)研究中(zhong)使用的(de)(de)溫度(du)pH以及吸(xi)附(fu)能力，數(shu)據可以從以前研究過的(de)(de)項目中(zhong)獲得(de)。

　　由(you)于(yu)這(zhe)些吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)的(de)(de)(de)多樣(yang)性、污(wu)染物(wu)(wu)分(fen)子的(de)(de)(de)化(hua)學性質和(he)(he)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)條件，很難(nan)建(jian)立活(huo)性炭(tan)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)新興(xing)污(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)一般(ban)(ban)關系。然而(er)，通常認為吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)是(shi)通過有時可以(yi)同時發生(sheng)的(de)(de)(de)不同機(ji)(ji)制(zhi)進(jin)行的(de)(de)(de)，包括：（1）活(huo)性炭(tan)石(shi)墨(mo)烯層π電(dian)子和(he)(he)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)芳環(huan)π電(dian)子之間的(de)(de)(de)分(fen)散(san)和(he)(he)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)；（2）供體(ti)-受體(ti)的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)涉及氧表(biao)面基(ji)團（如(ru)基(ji)礎）和(he)(he)受體(ti)有機(ji)(ji)污(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)(de)芳香(xiang)環(huan)；（3）吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)-吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)靜(jing)電(dian)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)和(he)(he)氫(qing)鍵。一般(ban)(ban)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)機(ji)(ji)制(zhi)雖然難(nan)以(yi)建(jian)立，但可以(yi)假設一些一般(ban)(ban)陳述：(a)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)機(ji)(ji)理(li)復雜，涉及靜(jing)電(dian)與吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)-吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)分(fen)散(san)相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)；(b)該過程由(you)許多不同的(de)(de)(de)因素決(jue)定，包括吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)溶解度、吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)和(he)(he)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)疏水(shui)性π-π相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)強度；(c)π-π相(xiang)(xiang)互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)強度取決(jue)于(yu)活(huo)性炭(tan)芳環(huan)的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)特性和(he)(he)官能，后者可通過不同類型(xing)的(de)(de)(de)處(chu)理(li)進(jin)行改性;(d)溶液(ye)的(de)(de)(de)pH由(you)于(yu)影響活(huo)性炭(tan)的(de)(de)(de)表(biao)面電(dian)荷和(he)(he)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)電(dian)離和(he)(he)形態，因此(ci)值在(zai)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)機(ji)(ji)理(li)中起著至關重要的(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)(yong)。。

　　以生物質(zhi)廢物為合成(cheng)活(huo)性炭原料的優點(dian)，即：(i)廢物重新評估(gu)；(ii)*終(zhong)碳的成(cheng)本(ben)較低(di)，因為前體可(ke)以以低(di)成(cheng)本(ben)或非成(cheng)本(ben)廣泛獲得；(iii)碳來自可(ke)再生資源；(iv)碳燃(ran)燒不會(hui)增加大氣(qi)中的生物質(zhi)來源CO2積累。

　　水中(zhong)的新興污(wu)染(ran)物很可(ke)(ke)能成為(wei)未來(lai)幾年的問題(ti)。因(yin)此，尋求新技術(shu)(shu)或開發現有(you)技術(shu)(shu)對(dui)確(que)保(bao)安全和(he)持(chi)續(xu)供(gong)水至關重要。此外，由于資源和(he)能源短缺，這些過程和(he)技術(shu)(shu)必(bi)須(xu)具有(you)經濟和(he)環境可(ke)(ke)持(chi)續(xu)性(xing)。在(zai)此背景下，目前(qian)的綜述強(qiang)調，生(sheng)物質廢物作為(wei)活性(xing)炭制造的前(qian)體材料，對(dui)新興污(wu)染(ran)的吸附潛力很大。但(dan)主要研(yan)究的目的是(shi)更(geng)多地(di)應用活性(xing)炭。