活性炭從液體中吸附汞

　　汞(gong)是環境中*有(you)毒的(de)(de)(de)金屬(shu)之一(yi)。活性(xing)炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)技術(shu)已(yi)經存在于(yu)汞(gong)減排(pai)技術(shu)中。活性(xing)炭是一(yi)種(zhong)通用(yong)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)，被認為是去除水(shui)中汞(gong)的(de)(de)(de)非常有(you)效的(de)(de)(de)替代(dai)方法。除其他(ta)因素(su)外，固(gu)體表(biao)面(mian)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)污(wu)染物的(de)(de)(de)有(you)效性(xing)還取決(jue)于(yu)溶劑(ji)(ji)中污(wu)染物的(de)(de)(de)化學電荷和(he)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)系統pH吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)凈電荷。木質活性(xing)炭一(yi)般用(yong)作這項工作的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)(ji)。硫(liu)酸浸漬和(he)二硫(liu)化碳兩次硫(liu)化，以提高(gao)汞(gong)捕獲(huo)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)(neng)力。不同的(de)(de)(de)溫(wen)度和(he)溶液pH分批吸(xi)(xi)附(fu)(fu)試驗值(zhi)下。討論了表(biao)面(mian)化學和(he)操作條件對吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能(neng)(neng)力的(de)(de)(de)影響。

　　但(dan)汞(gong)是(shi)一(yi)種(zhong)重要而有用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)工業(ye)材料。汞(gong)和(he)汞(gong)化(hua)合物(wu)長期以來一(yi)直被用(yong)(yong)作(zuo)油墨(辰砂(sha)，紅硫化(hua)物(wu))中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)顏料，作(zuo)為早(zao)期冶金(jin)(鍍(du)金(jin)銅)和(he)儀器儀表(biao)(溫度(du)計(ji)(ji)，氣壓計(ji)(ji))和(he)許(xu)多(duo)行(xing)業(ye)(從其(qi)礦石中(zhong)(zhong)回收黃金(jin))通過電解鹽水(shui)等制造(zao)氯和(he)氫氧化(hua)鈉)，或存在于它們的(de)(de)(de)(de)廢水(shui)中(zhong)(zhong)。汞(gong)一(yi)旦(dan)進入食(shi)物(wu)鏈(lian)，這種(zhong)元素就會在人(ren)類和(he)動物(wu)中(zhong)(zhong)積(ji)累，對健康產生(sheng)許(xu)多(duo)不利影響。為了防止汞(gong)毒性引起(qi)的(de)(de)(de)(de)問題，提(ti)出了離子交換、吸附、硫化(hua)物(wu)沉(chen)淀、電沉(chen)積(ji)、溶劑提(ti)取和(he)膜(mo)工藝等幾種(zhong)技(ji)術。活(huo)性炭(tan)吸附被認為是(shi)從水(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)除痕量金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)可(ke)用(yong)(yong)技(ji)術替代(dai)品的(de)(de)(de)(de)經濟可(ke)行(xing)性。活(huo)性炭(tan)是(shi)一(yi)種(zhong)可(ke)從包(bao)括(kuo)工業(ye)活(huo)動廢物(wu)在內(nei)的(de)(de)(de)(de)各種(zhong)原(yuan)。活(huo)性炭(tan)發現了從水(shui)中(zhong)(zhong)去(qu)除汞(gong)的(de)(de)(de)(de)非常有效的(de)(de)(de)(de)替代(dai)品。

　　由于(yu)溶質(zhi)和(he)(he)溶劑(ji)都是(shi)固體表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)競爭(zheng)，因此在液相中(zhong)吸(xi)附(fu)是(shi)一種復雜的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)。簡而(er)言之，溶質(zhi)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)取決于(yu)活性炭(tan)吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)(de)分子大(da)小和(he)(he)化(hua)學(xue)性質(zhi)，以(yi)(yi)及其表面(mian)(mian)(mian)化(hua)學(xue)性質(zhi)。根(gen)據(ju)溶液的(de)(de)(de)組成和(he)(he)pH值(zhi)，其可以(yi)(yi)是(shi)正的(de)(de)(de)，負的(de)(de)(de)或中(zhong)性的(de)(de)(de)。由于(yu)優先吸(xi)附(fu)物種的(de)(de)(de)類(lei)型和(he)(he)吸(xi)附(fu)程度可能取決于(yu)表面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)離子狀態，這取決于(yu)溶液pH值(zhi)。若流出物pH值(zhi)不能改變（例如，當(dang)(dang)必須檢測(ce)到大(da)量液體或環(huan)境(jing)問題時），適當(dang)(dang)的(de)(de)(de)活性炭(tan)表面(mian)(mian)(mian)改性可以(yi)(yi)提高(gao)污染(ran)物的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)能力。在其他(ta)情況下，溶液可以(yi)(yi)改變pH改善吸(xi)附(fu)。

　　在過去(qu)的(de)(de)幾年里，為了(le)提高活性炭(tan)從水介(jie)質中去(qu)除汞(gong)的(de)(de)吸附(fu)能(neng)力，表(biao)(biao)面改性活性炭(tan)的(de)(de)開發受到(dao)了(le)廣泛的(de)(de)關注。據報道，硫作為一種(zhong)有利(li)于汞(gong)吸附(fu)的(de)(de)元素，因此(ci)硫的(de)(de)表(biao)(biao)面處(chu)理應該能(neng)夠(gou)改善汞(gong)的(de)(de)吸附(fu)。

　　今天，金峰介紹了三(san)種活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭作為(wei)液相(xiang)中汞(gong)吸(xi)附(fu)劑(ji)的比較研究。**種吸(xi)附(fu)劑(ji)是通過水蒸氣物(wu)理(li)活(huo)化炭化，第(di)二(er)種是硫(liu)(liu)酸和(he)二(er)硫(liu)(liu)化碳(tan)，以便將硫(liu)(liu)作為(wei)雜原子引入(ru)吸(xi)附(fu)劑(ji)表面，第(di)三(san)種是普(pu)通活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭。所有活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭分批吸(xi)附(fu)和(he)測(ce)量汞(gong)，并使用吸(xi)附(fu)等溫線來比較其性(xing)(xing)(xing)能。

　　如圖所示(shi)，為了獲(huo)得(de)與零電荷相對應的吸附劑點pH質量滴定的結(jie)果在值(zhi)下(xia)。本(ben)表總(zong)結(jie)了所研(yan)究吸附劑的酸堿表面(mian)基團(tuan)和pH PZC的結(jie)果。

　　酸(suan)堿表(biao)面基(ji)團的(de)分析表(biao)明(ming) 與改性固體的(de)結構性質相比(bi)，使用H 2 SO 4.與活性炭吸附劑相比(bi)，硫(liu)化(hua)處(chu)理增加了(le)兩個位點的(de)數量(liang)和表(biao)面化(hua)學變化(hua)。（酸(suan)基(ji)：堿基(ji)）比(bi)表(biao)示硫(liu)化(hua)處(chu)理引(yin)起的(de)表(biao)面化(hua)學變化(hua)。

　　與(yu)活性炭吸附(fu)(fu)劑相比，在AC-CS 2吸附(fu)(fu)劑觀察(cha)到(dao)表面(mian)基(ji)(ji)(ji)團的數量和(he)(he)(he)類型更重要的變化(hua)(hua)，這(zhe)不(bu)僅是因為硫化(hua)(hua)吸附(fu)(fu)劑的結構變化(hua)(hua)，而且(qie)與(yu)表面(mian)化(hua)(hua)學(xue)變化(hua)(hua)有關，基(ji)(ji)(ji)本上(shang)通過酸堿(jian)基(ji)(ji)(ji)團的數量和(he)(he)(he)（酸基(ji)(ji)(ji)團：堿(jian)基(ji)(ji)(ji)團）的比例，基(ji)(ji)(ji)本上(shang)不(bu)同于(yu)未(wei)處(chu)理的吸附(fu)(fu)劑。對應硫化(hua)(hua)活性炭pH PZ0值和(he)(he)(he)未(wei)處(chu)理固(gu)體(ti)pH PZ0 三(san)種固(gu)體(ti)和(he)(he)(he)溶液的預測值明(ming)顯不(bu)同。pH不(bu)同的行為。

　　在固(gu)定pH在溫度下對(dui)活性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附數(shu)據的(de)(de)分(fen)析表(biao)(biao)明，*高(gao)吸(xi)(xi)附能力對(dui)應于(yu)AC-H 2 SO 4 吸(xi)(xi)附劑(k Freundlich參數(shu)的(de)(de)*高(gao)值)主要是由于(yu)硫(liu)酸引起的(de)(de)固(gu)體結構性(xing)質的(de)(de)變化(hua)。與活性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附劑相比，硫(liu)化(hua)處理產生了(le)輕微的(de)(de)表(biao)(biao)面化(hua)學(xue)變化(hua)。

　　使用二硫化(hua)碳作(zuo)為(wei)硫化(hua)劑(與(yu)AC和AC-H 2 SO 4 與(yu)吸附劑對應(ying)的(de)相比，不同的(de)1 / n Freundlich參數(shu))產生(sheng)了更(geng)重(zhong)要的(de)表面化(hua)學變化(hua)。改性(xing)固體的(de)汞吸附能力高于未經處理的(de)吸附劑。這些結果與(yu)相應(ying)的(de)表面酸和堿基團相一(yi)致。

　　活性炭汞溶液吸附研究(jiu)結果(guo)

　　活(huo)性炭是從(cong)水溶液中吸附汞的(de)優良(liang)吸附劑，通過表(biao)(biao)面(mian)化學改(gai)性可以提(ti)高(gao)其吸附效率。吸附劑容(rong)量(liang)的(de)提(ti)高(gao)不僅取(qu)決于(yu)表(biao)(biao)面(mian)改(gai)性，還取(qu)決于(yu)溶液中溶質的(de)電荷。這兩個因素取(qu)決于(yu)溶液pH值。活(huo)性炭表(biao)(biao)面(mian)硫化處理(li)在零(ling)充電點、固體紋(wen)理(li)性質（基本比表(biao)(biao)面(mian)和孔徑分布(bu)）以及酸堿(jian)表(biao)(biao)面(mian)基團的(de)數量(liang)生(sheng)重要變(bian)化。

　　從以上因(yin)素的(de)(de)(de)分析可以解釋活(huo)性(xing)炭的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)能力和(he)(he)溶(rong)液pH依賴關系。溫(wen)度(du)對所研究固體(ti)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)性(xing)能沒有顯著影響。觀察到(dao)隨溫(wen)度(du)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)容量的(de)(de)(de)輕微增(zeng)加。這種行為(wei)是由(you)于當溶(rong)質分子將溶(rong)劑分子取代到(dao)固體(ti)表(biao)面時的(de)(de)(de)能量變(bian)化(hua)(hua)(hua)。　*后得出結論(lun)，硫酸(suan)表(biao)面處理(li)對活(huo)性(xing)炭的(de)(de)(de)多孔(kong)結構和(he)(he)表(biao)面化(hua)(hua)(hua)學性(xing)質有重要(yao)變(bian)化(hua)(hua)(hua)，達到(dao)*高吸(xi)附(fu)水平。二(er)硫化(hua)(hua)(hua)碳的(de)(de)(de)硫化(hua)(hua)(hua)處理(li)也(ye)在固體(ti)、編織性(xing)和(he)(he)表(biao)面化(hua)(hua)(hua)學性(xing)質等(deng)方(fang)面發(fa)生了重要(yao)變(bian)化(hua)(hua)(hua)。在這種情況下，由(you)汞吸(xi)附(fu)的(de)(de)(de)有利表(biao)面化(hua)(hua)(hua)學物質平衡(heng)減少了表(biao)面積和(he)(he)孔(kong)體(ti)積，使活(huo)性(xing)炭優于未經(jing)處理(li)的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)炭。