攪拌技術對(dui)活性炭(tan)吸附的(de)影響

　　活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭吸附(fu)(fu)(fu)過程是去除水中有(you)(you)機(ji)污染物(wu)*有(you)(you)效的(de)方法之一。吸附(fu)(fu)(fu)設計相對(dui)靈(ling)活(huo)簡單(dan)，成本低，操作再生方便，無或低代(dai)有(you)(you)毒物(wu)質。由(you)于(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭具(ju)有(you)(you)較高的(de)表面(mian)積、孔(kong)體積和(he)孔(kong)徑(jing)分布，是目(mu)前吸附(fu)(fu)(fu)效率*高的(de)有(you)(you)機(ji)污染物(wu)吸附(fu)(fu)(fu)劑。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭上(shang)有(you)(you)機(ji)化合物(wu)吸附(fu)(fu)(fu)的(de)有(you)(you)效性(xing)(xing)(xing)取決(jue)于(yu)其孔(kong)隙結構和(he)表面(mian)化學性(xing)(xing)(xing)質、物(wu)理化學性(xing)(xing)(xing)質（分子(zi)(zi)量、溶解度、極性(xing)(xing)(xing)、官能組類型）、溶液化學性(xing)(xing)(xing)質（離子(zi)(zi)強度、pH值)和(he)溫度。這些因素對(dui)不(bu)同有(you)(you)機(ji)污染物(wu)的(de)動力(li)學和(he)吸附(fu)(fu)(fu)平衡(heng)有(you)(you)不(bu)同的(de)影響。

　　吸(xi)(xi)(xi)附試驗通(tong)常在含有固定體積吸(xi)(xi)(xi)附溶液（初(chu)始(shi)濃度不同）和(he)已知質量吸(xi)(xi)(xi)附劑的錐形瓶中(zhong)進行。然(ran)后搖動樣品，直到達(da)到平衡。然(ran)而，作(zuo)者很少(shao)提供樣品混(hun)(hun)合的條件。混(hun)(hun)合對(dui)吸(xi)(xi)(xi)附的影(ying)響通(tong)常被忽視。只有少(shao)數研(yan)究過吸(xi)(xi)(xi)附和(he)混(hun)(hun)合速度的影(ying)響。然(ran)而，據我們所知，不同混(hun)(hun)合技(ji)術(shu)對(dui)吸(xi)(xi)(xi)附的影(ying)響尚未被研(yan)究。

　　本內容的目的是對活性炭上(shang)有(you)機污染(ran)物(wu)吸(xi)(xi)附動力學和(he)(he)(he)吸(xi)(xi)附能力的(de)不同攪拌(ban)(ban)(ban)技術及其影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)。通過(guo)氣(qi)泡將樣品與實驗室搖動器(qi)、機械(槳式)攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)和(he)(he)(he)磁性(xing)攪拌(ban)(ban)(ban)器(qi)混合(he)。還(huan)檢查了(le)攪拌(ban)(ban)(ban)速(su)度的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)。4-氯酚(fen)(4-氯酚(fen))-CP)作(zuo)為目(mu)標污染(ran)物(wu)，它(ta)對水(shui)生生物(wu)、植物(wu)和(he)(he)(he)人類有(you)毒，在(zai)(zai)飲用水(shui)中(zhong)很常(chang)見。另(ling)外(wai)，對活性(xing)炭(tan)(tan)上(shang)4-氯苯(ben)酚(fen)的(de)吸(xi)(xi)附也(ye)有(you)很好的(de)描述。介(jie)紹了(le)4-氯酚(fen)吸(xi)(xi)附在(zai)(zai)各種改(gai)性(xing)和(he)(he)(he)未改(gai)性(xing)活性(xing)炭(tan)(tan)上(shang)，以及4-氯酚(fen)吸(xi)(xi)附在(zai)(zai)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)活性(xing)炭(tan)(tan)上(shang)-CP其他吸(xi)(xi)附因素的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)(xiang)，包括離子(zi)強度和(he)(he)(he)pH 。

　　所(suo)需的實驗材料(liao)和儀器(qi)

　　4-氯酚、活(huo)性(xing)炭(tan)、鹽酸(suan)、氫氟酸(suan)和HPLC級乙腈。顆粒(li)活(huo)性(xing)炭(tan)作為吸附(fu)(fu)劑，使用(yong)(yong)前使用(yong)(yong)活(huo)性(xing)炭(tan)HCl和HF預處理濃酸(suan)除灰，用(yong)(yong)去離子(zi)水沖(chong)洗幾次(ci)。然后130吸附(fu)(fu)劑℃烘(hong)(hong)箱(xiang)干燥至恒(heng)重(zhong)，并在烘(hong)(hong)箱(xiang)中進一步研究。活(huo)性(xing)炭(tan)表面積(S BET)根據氮(dan)低溫吸附(fu)(fu)-解吸等溫線確定。在吸附(fu)(fu)研究中，通過空氣(qi)、氮(dan)氣(qi)、實(shi)驗室(shi)搖床、機械攪拌(ban)(ban)器和磁攪拌(ban)(ban)器分(fen)別(bie)測試活(huo)性(xing)炭(tan)樣(yang)品。

　　吸附實驗

　　吸附實驗包含0.05μL4-CP溶液(ye)和(he)0.025g在活性炭錐(zhui)形瓶(ping)(或圓(yuan)底燒瓶(ping))中(zhong)進行(xing)動力學(xue)研究。℃下進行(xing)初(chu)始4-CP濃度為(wei)1.0mmol L -1.色譜測量(liang)4-CP的濃度。

　　分析方法

　　4-CP的濃度通過使(shi)用(yong)UV測量高(gao)效(xiao)液相色(se)譜。2.使(shi)用(yong)色(se)譜分(fen)(fen)析(xi)(xi).0×150mm，3μm柱進(jin)行(xing)。色(se)譜條(tiao)件如下(xia)：流動相 - 乙(yi)腈/水乙(yi)酸(suan)(50/50，v / v)調節(jie)至(zhi)pH 3.0; 流速0.25mL min -1 ; 和(he)分(fen)(fen)析(xi)(xi)波長281nm。所有實驗(yan)在(zai)相同(tong)條(tiao)件下(xia)一(yi)式三份進(jin)行(xing)，平(ping)均值(zhi)用(yong)于進(jin)一(yi)步計算(suan)。使(shi)用(yong)t檢驗(yan)和(he)/或(huo)ANOVA和(he)Tukey檢驗(yan)分(fen)(fen)析(xi)(xi)獲得的數據。用(yong)*低(di)顯著性差異(yi)檢查任何(he)一(yi)對治療方法之間(jian)的差異(yi)，顯著性水平(ping)為0.05。

　　混合技術的影響

　　研究混合技(ji)術4-CP實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)動(dong)(dong)器(qi)、機(ji)(ji)械攪拌(ban)(ban)器(qi)和(he)磁力(li)攪拌(ban)(ban)器(qi)用(yong)于吸(xi)附的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)rpm攪拌(ban)(ban)附劑和(he)溶液攪拌(ban)(ban)錐形瓶。結果(guo)如圖1所(suo)(suo)示(shi) 。實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)(chuang)、機(ji)(ji)械攪拌(ban)(ban)機(ji)(ji)和(he)磁攪拌(ban)(ban)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)偽二次速率常數分(fen)別為0.597±0.013,0.701±0.005和(he)0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統(tong)計學上，機(ji)(ji)械攪拌(ban)(ban)器(qi)和(he)磁攪拌(ban)(ban)器(qi)之間的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附速度差(cha)異(yi)并不明顯(p = 0.34)。在這兩種情況下，吸(xi)附比使(shi)用(yong)實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)(chuang)更快(kuai)。實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)(chuang)與機(ji)(ji)械攪拌(ban)(ban)器(qi)、實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)(chuang)與磁攪拌(ban)(ban)器(qi)的(de)(de)(de)(de)差(cha)異(yi)具有統(tong)計顯著性(xing)(q e)觀察(cha)到相(xiang)(xiang)同的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)關性(xing)，如下：1.359(實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)搖(yao)(yao)(yao)床(chuang)(chuang)).442和(he)1.430(磁攪拌(ban)(ban)器(qi))mmol·g -1。所(suo)(suo)有這些結果(guo)表明，混合技(ji)術在動(dong)(dong)力(li)學和(he)吸(xi)附平(ping)衡中起(qi)著重要(yao)作(zuo)用(yong)。比實驗(yan)(yan)室(shi)(shi)振蕩器(qi)更好地觀察(cha)到機(ji)(ji)械攪拌(ban)(ban)器(qi)和(he)磁攪拌(ban)(ban)器(qi)的(de)(de)(de)(de)結果(guo)。吸(xi)附速率和(he)吸(xi)附容(rong)量的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)是攪拌(ban)(ban)棒(bang)或攪拌(ban)(ban)槳與活(huo)(huo)性(xing)炭物(wu)理接(jie)觸的(de)(de)(de)(de)結果(guo)。因(yin)此，吸(xi)附材料的(de)(de)(de)(de)尺寸減小，吸(xi)附位點更容(rong)易接(jie)近吸(xi)附分(fen)子(zi)吸(xi)附動(dong)(dong)力(li)學和(he)活(huo)(huo)性(xing)炭粒徑的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)。

　　攪拌速度的影響

　　研(yan)究了(le)混(hun)合速(su)度對水(shui)溶液對4-氯酚吸附(fu)的影響(xiang)。吸附(fu)劑量，初始(shi)4-CP濃度和(he)溫度保(bao)持(chi)恒定。1000年使用(yong)機械攪拌器和(he)磁(ci)性(xing)攪拌器rpm至500rpm研(yan)究速(su)度。4.攪拌速(su)率-CP吸附(fu)影響(xiang)見圖2和(he)表1。

　　可(ke)以(yi)看(kan)出，吸(xi)附速率(lv)受攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速度(du)的(de)影響很大 - 隨著攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速度(du)的(de)增加(jia)，吸(xi)附率(lv)顯著提高。攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速率(lv)從1000開始rpm增加(jia)到500rpm，k 2值分別從0.577增加(jia)到1.264g mmol -1 h -1(機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji))和0.560-1.231g mmol -1 h -(磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器)。在相(xiang)同的(de)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速度(du)下，機(ji)械攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器和磁(ci)攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)器之(zhi)間的(de)差異沒有統計意(yi)義(p > 0.05)。4-CP由(you)于湍流液(ye)體擴散到活(huo)性炭顆(ke)(ke)粒周圍(wei)的(de)液(ye)體邊界層擴散到活(huo)性炭顆(ke)(ke)粒周圍(wei)的(de)液(ye)體邊界層的(de)速率(lv)變高。隨著攪(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)拌(ban)速度(du)的(de)增加(jia)，吸(xi)附劑(ji)顆(ke)(ke)粒的(de)破碎程(cheng)度(du)可(ke)能會(hui)進一(yi)步(bu)增強(qiang)。在這(zhe)些(xie)研究(jiu)中，試驗前(qian)和試驗后的(de)吸(xi)附劑(ji)顆(ke)(ke)粒大小(xiao)尚未確定，但在4歲(sui)-CP有證據可(ke)以(yi)檢查吸(xi)附動力學(xue)活(huo)性炭小(xiao)的(de)影響。還描述了活(huo)性白(bai)土(tu)在堿性染料(liao)吸(xi)附上(shang)(shang)的(de)增加(jia)[ 6 ]以(yi)及乙酸(suan)，吡蟲啉(lin)和4-氯苯酚在活(huo)性炭上(shang)(shang)。

　　表(biao)1中(zhong)的(de)數據 也說明(ming)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)率不僅影響吸附(fu)(fu)(fu)(fu)動力學，還影響4-CP去(qu)除(chu)水(shui)中(zhong)的(de)效率。吸附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量從(cong)(cong)1.385增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)1.520 mmol·g -1(機(ji)械攪(jiao)(jiao)拌(ban)機(ji))和從(cong)(cong)1.391增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)1.510 mmol·g -1(磁攪(jiao)(jiao)拌(ban)器)從(cong)(cong)100增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)500rpm。觀察(cha)到(dao)(dao)(dao)從(cong)(cong)20.06 4-CP吸附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)至(zhi)23.04毫克-1攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)(du)從(cong)(cong)300到(dao)(dao)(dao)600轉。然(ran)而，一些作者報告說，只有(you)一定的(de)限度(du)(du)才(cai)能提高(gao)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)(du)，超過這(zhe)(zhe)種吸附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量沒(mei)有(you)顯(xian)著增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。在(zai)某(mou)些情況下(xia)，觀察(cha)到(dao)(dao)(dao)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)容(rong)量在(zai)更高(gao)混合速(su)(su)率較高(gao)。正如作者所提出(chu)的(de)，這(zhe)(zhe)是因為吸附(fu)(fu)(fu)(fu)分子(zi)和吸附(fu)(fu)(fu)(fu)劑顆粒的(de)動能在(zai)非常高(gao)的(de)攪(jiao)(jiao)拌(ban)速(su)(su)度(du)(du)下(xia)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)(dao)(dao)足(zu)以相互碰撞(zhuang)，導致(zhi)分離松散的(de)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)分子(zi)。

　　本文闡述了不(bu)同攪(jiao)拌(ban)技術對顆粒(li)活(huo)性炭(tan)吸附4-氯酚的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。研究了燒瓶類型的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，包(bao)括實驗室(shi)搖床、機械攪(jiao)拌(ban)機、磁(ci)性攪(jiao)拌(ban)機和混合(he)氣(qi)泡（空氣(qi)或氮(dan)氣(qi)）的(de)(de)(de)(de)攪(jiao)拌(ban)機類型。它還測試了混合(he)速(su)度(du)對活(huo)性炭(tan)上(shang)4-氯酚吸附的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。