活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　汞是環境中最有毒的金屬之一。在汞減排技術中已經有活性炭吸附技術�；钚蕴渴峭ㄓ梦�附劑，已被認為是從水中去除汞的非常有效的替代方法。污染物被固體表面吸附的有效性除其他因素之外還取決于溶劑中污染物的化學物質的電荷以及取決于吸附系統的pH的吸附劑表面的凈電荷。在這項工作中，一般使用木質活性炭來作為吸附劑。已經進行了硫酸浸漬和二硫化碳的兩次硫化處理，以提高汞捕獲的吸附能力。進行不同溫度和溶液pH值下的分批吸附試驗。討論了結構特性，表面化學和操作條件對吸附能力的影響。

　　然而汞是一種重要而有用的工業材料。汞和汞化合物長期以來一直被用作油墨(辰砂，紅硫化物)中的顏料，作為早期冶金(鍍金銅)和儀器儀表(溫度計，氣壓計)和許多行業(從其礦石中回收黃金)通過電解鹽水等制造氯和氫氧化鈉)，或存在于它們的廢水中。一旦汞進入食物鏈，大量的這種元素就會積累在人類和動物身上，對健康造成許多不利影響。為了防止由于汞的毒性引起的問題，已經提出了幾種技術從水介質中除去這種金屬，包括離子交換，吸附，硫化物沉淀，電沉積，溶劑萃取和膜過程。在從水中除去痕量金屬的可用技術替代品中，活性炭吸附被認為是經濟上可行的�；钚蕴渴峭ㄓ梦�附劑，可從各種原材料中獲得，包括工業活動廢物�；钚蕴恳呀洶l現從水中去除汞的一個非常有效的替代。

　　在液相中吸附是一個復雜的現象，因為溶質和溶劑都是固體表面的競爭。簡言之，溶質的吸附取決于其分子大小和化學性質，對活性炭吸附劑的結構性質及其表面化學性質的影響。溶液中的大多數汞以絡合物種形式存在，根據溶液的組成和pH值，其可以是正的，負的或中性的。情況進一步復雜，因為優先吸附的物種的類型和吸附程度可能取決于表面的離子化狀態，而這依賴于溶液pH值。如果流出物的pH值不能被改變(例如，當大量的液體必須被檢測或當這種改變產生環境問題時)，通過適當的活性炭的表面改性可以增強污染物的吸附能力。在其他情況下，可以改變溶液的pH以改善吸附。

　　在過去幾年中，為了提高活性炭從水介質中除去汞的吸附能力，開發了表面改性活性炭已經受到相當大的關注。據報道，硫磺作為有利于汞吸附的元素，因此，摻入硫的表面處理應能改善含有汞的物質的吸附。

　　今天韓研介紹了三種活性炭作為液相中汞吸附劑的比較研究。第一吸附劑是通過用水蒸氣物理活化炭化的，第二是用硫酸和二硫化碳處理，以便將硫作為雜原子引入吸附劑表面，第三種是普通活性炭。對所有活性炭進行捕集汞的分批吸附測定，并使用吸附等溫線來比較其性能。

　　如圖示出，以便獲得對應于零電荷為所研究的吸附劑的點的pH值下進行的質量滴定的結果。表中總結了所研究的吸附劑的酸和堿性表面基團和pH PZC的結果。

　　酸和堿性表面基團的分析表明，與 改性固體的結構性質發生變化相比，使用H 2 SO 4進行硫化處理，與活性炭吸附劑相比，增加了兩種位點的數量，表面化學變化。(酸基：堿性基團)比率表示由于這種硫化處理而導致的表面化學性質的變化。

　　與活性炭吸附劑相比，在AC-CS 2吸附劑中觀察到表面基團的數量和類型的更重要的變化，這不僅是因為硫化吸附劑的結構變化，而且還與表面化學變化有關，基本上通過每克吸附劑的酸和堿性基團的數量和(酸基團：堿性基團)比例基本上測量，與未處理的吸附劑基本上不同。對應于硫化活性炭的pH PZ0值與未處理固體的pH PZ0 值顯著不同，其預測三種固體與溶液的pH的不同行為。

　　在固定pH和溫度下對活性炭的吸附數據的分析表明，最高的吸附能力對應于AC-H 2 SO 4 吸附劑(k Freundlich參數的最高值)，這主要是由于變化在由硫酸引發的固體的結構性質中。與活性炭吸附劑相比，這種硫化處理產生了表面化學性質的輕微變化。

　　當使用二硫化碳作為硫化劑(與AC和AC-H 2 SO 4 吸附劑對應的那些相比時，不同的1 / n Freundlich參數)產生了表面化學的更重要的變化。該改性平衡了不均勻的結構變化，改性固體的汞吸附能力高于未處理的吸附劑。這些結果與對應于表面酸和堿性基團的結果一致。

　　活性炭汞溶液吸附研究結果

　　活性炭是從水溶液中吸附的汞的優良吸附劑，并且其吸附劑效率可以通過其表面化學改性來提高。吸附劑容量的改善不僅取決于表面改性，還取決于溶液中溶質的電荷。這兩個因素取決于溶液的pH值。活性炭表面硫化處理在零充電點，固體的質地性質(基本比表面和孔徑分布)以及酸和堿性表面基團的數量中產生重要的變化。

　　從上述因素的分析可以解釋活性炭的吸附能力與溶液的pH的依賴關系。溫度對所研究的固體的吸附性能沒有顯著的影響。觀察到隨溫度的吸附容量的輕微增加。這種行為是由于當溶質分子將溶劑分子取代到固體表面時發生的能量變化�！∽詈蟮贸鼋Y論，用硫酸表面處理對活性炭的多孔結構和表面化學性質產生重要的變化，達到最高吸附水平。用二硫化碳進行的硫化處理也在固體中產生重要的變化，織構性質和表面化學性質。在這種情況下，表面積和孔體積的減少由汞吸附的有利的表面化學物質平衡，這使得該活性炭比未處理的活性炭更好。

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