活性炭納米材料去除砷酸鹽

　　與(yu)傳統活(huo)性(xing)炭相比，活(huo)性(xing)炭納(na)米(mi)材料具有(you)較高的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)體積(ji)比，吸引了(le)環境污染物和(he)有(you)害金屬的(de)(de)注意(yi)。但由于(yu)酸性(xing)表(biao)(biao)面(mian)官(guan)能團(tuan)，碳納(na)米(mi)管和(he)石墨烯對從(cong)水中去(qu)(qu)(qu)除(chu)氧(yang)代(dai)陰離(li)子(zi)無效。在(zai)這里，我們(men)展示了(le)去(qu)(qu)(qu)離(li)子(zi)水溶液中對砷(shen)酸鹽(yan)和(he)硒酸鹽(yan)的(de)(de)良好吸附。納(na)米(mi)活(huo)性(xing)炭的(de)(de)關(guan)鍵特點是去(qu)(qu)(qu)除(chu)金屬氧(yang)化物納(na)米(mi)顆粒的(de)(de)微(wei)孔和(he)堿性(xing)表(biao)(biao)面(mian)基團(tuan)的(de)(de)存在(zai)。與(yu)商業活(huo)性(xing)炭相比，納(na)米(mi)活(huo)性(xing)炭在(zai)運(yun)河和(he)井水中具有(you)優異的(de)(de)砷(shen)酸鹽(yan)去(qu)(qu)(qu)除(chu)和(he)微(wei)堿性(xing)pH。

　　隨(sui)著活性(xing)炭(tan)(tan)納(na)米技術的(de)(de)發展，人們一(yi)直在(zai)開發利用這些納(na)米活性(xing)炭(tan)(tan)材料進行水處理的(de)(de)高表面體積比(bi)。*近證明了活性(xing)炭(tan)(tan)和(he)(he)石(shi)墨烯(xi)基吸附(fu)劑用于去除汞(gong)、砷、鉻和(he)(he)硒(xi)等(deng)金(jin)屬(shu)的(de)(de)吸附(fu)作用。與碳納(na)米管和(he)(he)石(shi)墨烯(xi)不同，活性(xing)炭(tan)(tan)納(na)米結構具(ju)有(you)良好的(de)(de)生物相容性(xing)。因此(ci)，納(na)米活性(xing)炭(tan)(tan)可能是環境修復應(ying)用的(de)(de)有(you)希(xi)望材料，如從水中去除有(you)害金(jin)屬(shu)。

　　球形納米(mi)活性炭材料

　　在前溶(rong)液中加(jia)入金屬鹽(yan)，加(jia)熱分解(jie)，形成金屬氧(yang)化(hua)物(wu)納(na)米(mi)顆粒，作為(wei)碳水化(hua)合物(wu)源碳化(hua)的(de)(de)成核點。合成蝕(shi)刻(ke)去除金屬氧(yang)化(hua)物(wu)納(na)米(mi)顆粒，留下高多孔活性(xing)炭(tan)(圖1A)。活性(xing)炭(tan)中金屬氧(yang)化(hua)物(wu)納(na)米(mi)顆粒的(de)(de)尺寸可(ke)以通過調(diao)整前體的(de)(de)比(bi)例來控制，從(cong)而控制孔徑。因此(ci)，該合成方法(fa)可(ke)用于(yu)吸附金，活性(xing)炭(tan)材料的(de)(de)起源和物(wu)理化(hua)學性(xing)質（如表面積、微孔）差異很(hen)大，隔離(li)沉(chen)積物(wu)PBDEs對效果了解(jie)較少。

　　根據不(bu)同(tong)(tong)的原料(liao)(liao)、燃燒(shao)(shao)方(fang)法(fa)和(he)廣泛的可用(yong)性(xing)和(he)應(ying)用(yong)，選擇活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)、木炭(tan)(tan)(tan)和(he)生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)三種不(bu)同(tong)(tong)的材(cai)(cai)料(liao)(liao)。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)。木炭(tan)(tan)(tan)來源于4000木質素材(cai)(cai)料(liao)(liao)°C下的燃燒(shao)(shao)。原料(liao)(liao)為4000生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)樣品℃由不(bu)完(wan)全(quan)燃燒(shao)(shao)引起的。將所(suo)有活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)材(cai)(cai)料(liao)(liao)研磨成100目(0.149mm使(shi)(shi)用(yong)前在室溫(wen)(wen)下儲存孔徑)。以上分析了活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)材(cai)(cai)料(liao)(liao)OC含量。使(shi)(shi)用(yong)表(biao)面積分析儀BET氮等溫(wen)(wen)線測(ce)定比表(biao)面積(SSA)和(he)微孔率。活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)、生物(wu)炭(tan)(tan)(tan)、木炭(tan)(tan)(tan)。

　　為了(le)比較活(huo)性(xing)炭(tan)材料降低沉(chen)積(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)中(zhong)不含(han)多(duo)溴二(er)苯(ben)醚的(de)(de)(de)C的(de)(de)(de)有效性(xing)，在用于纖維暴露之前，用活(huo)性(xing)炭(tan)，木(mu)炭(tan)或生物(wu)(wu)炭(tan)對(dui)(dui)JL和SD修正(zheng)(zheng)了(le)沉(chen)積(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)。在沉(chen)淀物(wu)(wu)中(zhong)加(jia)入1000μg/ kg每種多(duo)溴二(er)苯(ben)醚同(tong)源物(wu)(wu)，如上述平(ping)衡7天，然后在0(未修正(zheng)(zheng)對(dui)(dui)照)，0.5，1.0，1.5，3.0和6.與活(huo)性(xing)炭(tan)、木(mu)炭(tan)或生物(wu)(wu)炭(tan)混(hun)合。基于沉(chen)積(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)干重的(de)(de)(de)%。120年活(huo)性(xing)炭(tan)修正(zheng)(zheng)沉(chen)積(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)rpm產生下混(hun)合7天PBDE污染沉(chen)積(ji)(ji)(ji)物(wu)(wu)樣品(pin)。等(deng)份的(de)(de)(de)修正(zheng)(zheng)沉(chen)淀物(wu)(wu)(1).0g，干重)，一片(pian)1cm PDMS纖維和1.5mL水置于20mL用玻璃瓶(ping)測量C 自由(you)度如上所述PBDEs。7天后，回收PDMS纖維，提取和分析。

　　活(huo)性炭沉(chen)積在混合(he)條件下PDMS纖維吸收動力學。

　　多溴聯苯(ben)醚(mi)中活性炭類型的差(cha)異(yi)

　　通過活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸附(fu)或隔(ge)離平衡PBDEs反(fan)映了它們PDMS纖維(C PDMS)檢測到(dao)的(de)水(shui)(shui)平變化。在(zai)(zai)JL在(zai)(zai)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)中，隨著(zhu)(zhu)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)修(xiu)正，C PDMS顯著(zhu)(zhu)下降(jiang)(jiang)(jiang)，并且活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)類型之間的(de)減少不(bu)同(tong)(圖2)。例如，當生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)用(yong)于(yu)0時.5%修(xiu)正JL沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)時，C PDMS30水(shui)(shui)平降(jiang)(jiang)(jiang)低到(dao)未(wei)沉(chen)降(jiang)(jiang)(jiang)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)中.0-67.8%。木炭(tan)(tan)(29.7-63.5%的(de)效(xiao)果(guo)與生物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)炭(tan)(tan)相(xiang)似(圖2)。相(xiang)比之下，活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)修(xiu)正沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)C PDMS下降(jiang)(jiang)(jiang)幅度(du)較(jiao)大(圖2)。例如，在(zai)(zai)0中.5%活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)JL對于(yu)不(bu)同(tong)的(de)同(tong)源物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)，C PDMS降(jiang)(jiang)(jiang)至未(wei)改進處(chu)理水(shui)(shui)平1.8-8.1%。平均(jun)而(er)言，添加1.0%的(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)導致所選活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)BDE同(tong)系物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)C PDMS將1降(jiang)(jiang)(jiang)低到(dao)對照水(shui)(shui)平.7-5.9%表明(ming)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)(zai)沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)中螯合PBDEs能力遠高于(yu)其他黑碳材料。

　　沉積在(zai)水中PDMS纖維(wei)上的BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)不同類(lei)型活性(xing)炭的濃度隔離效果。

　　本研究(jiu)開發了(le)一(yi)(yi)種測量沉積(ji)物(wu)中(zhong)不含多(duo)溴二(er)苯醚(mi)的(de)(de)方(fang)法(fa)C，該方(fang)法(fa)進一(yi)(yi)步用(yong)于(yu)(yu)比(bi)較不同(tong)的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)材料(liao)C free密封多(duo)溴聯苯醚(mi)的(de)(de)效(xiao)率。研究(jiu)結果表(biao)明，雖然不含多(duo)溴二(er)苯醚(mi)的(de)(de)C通過活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)修(xiu)正減少，但不同(tong)類(lei)型(xing)的(de)(de)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)之間存在(zai)很大差異，活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)比(bi)生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)或(huo)(huo)木炭(tan)(tan)(tan)更有效(xiao)。此外，由(you)(you)于(yu)(yu)微孔分布(bu)不同(tong)，活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)優先隔(ge)(ge)離低溴化(hua)溴化(hua)BDE，生(sheng)物(wu)炭(tan)(tan)(tan)或(huo)(huo)木炭(tan)(tan)(tan)表(biao)現(xian)出高溴化(hua)溴化(hua)二(er)苯醚(mi)的(de)(de)選(xuan)擇性吸附。減少C.同(tong)一(yi)(yi)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)修(xiu)正案的(de)(de)沉積(ji)物(wu)之間的(de)(de)免(mian)費差異很大，而且更高OC含量似乎抑制(zhi)了(le)炭(tan)(tan)(tan)黑的(de)(de)作用(yong)。另(ling)一(yi)(yi)方(fang)面，由(you)(you)于(yu)(yu)天然有機(ji)物(wu)或(huo)(huo)膠體(ti)可能競爭吸附位點或(huo)(huo)阻塞微孔，活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)隔(ge)(ge)離能力可能會因老化(hua)效(xiao)應而發生(sheng)變化(hua)。因此，在(zai)應用(yong)于(yu)(yu)污染(ran)沉積(ji)物(wu)原位修(xiu)復之前，需要(yao)進一(yi)(yi)步了(le)解(jie)活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)多(duo)溴二(er)苯醚(mi)等老化(hua)情況(kuang)HOCs對活(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)(tan)類(lei)型(xing)的(de)(de)隔(ge)(ge)離和(he)依賴。