活性炭國(guó)家專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　由于經(jīng)常在水資源中檢測(cè)到廣泛用于控制雜草的低成本2,4-二氯苯乙酸(2,4-D)。本研究的主要目的是評(píng)估使用酸改性的活性炭從水中去除2,4-二氯苯乙酸，確定其去除效率和評(píng)估吸附動(dòng)力學(xué)的可行性。以實(shí)驗(yàn)室方法進(jìn)行。不同pH(3-9)，接觸時(shí)間(3-90min)，吸附劑量(0.1-0.4g)和2,4-二氯苯乙酸初始濃度(0.5-3ppm)對(duì)2,4-D的影響研究了顆粒活性炭的去除效率。基于本研究獲得的數(shù)據(jù)，pH為3，接觸時(shí)間為60分鐘是2,4-D去除的最佳選擇。2,4-D還原速率通過(guò)加入吸附劑迅速增加，2,4-二氯苯乙酸初始濃度降低(63%)。通過(guò)降低pH和增加接觸時(shí)間，2,4-D還原的百分比顯著增強(qiáng)。2,4-D對(duì)粒狀活性炭的吸附符合Langmuir和Freundlich模型，但最適合II型Langmuir模型(R 2 = 0.999)。二級(jí)動(dòng)力學(xué)對(duì)于用R 2  > 0.99的改性顆粒活性炭吸附2,4-D是最好的。回歸分析顯示，該過(guò)程中的所有變量均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(p <0.001)。

　　活性炭被認(rèn)為是由于其多孔結(jié)構(gòu)和大的比表面積，高去除效率和大規(guī)模使用的可行性而在水性環(huán)境中除去有機(jī)污染物的有效吸附劑。然而，使用吸附過(guò)程的局限性之一是將污染物從一種介質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種介質(zhì)。因此，應(yīng)該開(kāi)發(fā)另一種方法來(lái)消除吸附劑的污染。許多研究表明，天然和合成有機(jī)物在水資源中的存在可以顯著降低活性炭的吸附能力。因此，水質(zhì)影響活性炭的其去除效率。此外，解吸是設(shè)計(jì)吸附過(guò)程以去除污染物時(shí)的重要現(xiàn)象。

　　活性炭的吸附過(guò)程的去除效率主要受各種因素的影響，包括pH，接觸時(shí)間和污染物的初始濃度。研究表明，活性炭是2,4-D和去除的可靠吸附劑，擬二次吸附動(dòng)力學(xué)良好。根據(jù)Langmuir和Ferundlich等溫線模型，2,4-D的最大吸附能力為182.82mg / g吸附劑。使用活性炭的水性環(huán)境中的2,4-D吸附動(dòng)力學(xué)緊隨Ferundlich和Kolbe-Corrigan模型。另外，最大吸附率; 即在45℃下pH = 2時(shí)獲得518mg / g活性炭。

　　pH和接觸時(shí)間對(duì)改性活性炭對(duì)2,4-D吸附速率的影響

　　pH值對(duì)改性活性炭2,4-D吸附速率的影響見(jiàn)圖 1。根據(jù)圖 1，在酸性范圍(pH = 3)下實(shí)現(xiàn)了改性顆粒活性炭(0.2825mg / g)的2,4-D最大吸附量和56.5%的降低。另一方面，在堿性pH值(pH = 9)下，除水劑在水相中的吸附能力下降(0.18mg / g)。根據(jù)回歸分析可以得出結(jié)論，pH和2,4-D吸附率之間存在顯著差異(p <0.001)。

　　如圖2所示， 改性活性炭吸附2,4-D的速率隨著接觸時(shí)間的增加而增加(3-60分鐘)。60分鐘平衡時(shí)間后，其速率恒定(60-90分鐘)。回歸分析顯示，接觸時(shí)間與2,4-D吸附率有顯著性差異(p <0.001)。

　　吸附劑劑量和初始污染物濃度對(duì)改性活性炭對(duì)2,4-D吸附速率的影響

　　隨著活性炭用量的增加，2,4-D吸附率增加。根據(jù)圖 3，不同活性炭劑量的2,4-D還原率和吸附量分別在52.5〜63%和0.525〜0.1575mg / g的范圍內(nèi)。根據(jù)回歸分析可以得出結(jié)論，催化劑劑量與2,4-D吸附去除率之間存在顯著性差異(p <0.001)。

　　初始污染物濃度對(duì)2,4-D吸附速率的影響見(jiàn)表 1。吸附容量在0.085〜0.385mg / g的范圍內(nèi)。根據(jù)本研究獲得的數(shù)據(jù)，由于初始2,4-二氯苯乙酸濃度從0.5增加到3ppm，2,4-D吸附率由68降低到51.33%。回歸分析表明，初始2,4-二氯苯乙酸濃度與2,4-D吸附去除率有顯著性差異(p <0.001)。

　　通過(guò)酸改性活性炭的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像示于首圖呈現(xiàn)。

　　總之，通過(guò)改性活性炭吸附2,4-D的結(jié)果表明，液相中的2,4-D被固相有效和快速地保留。2,4-D吸附速率初始增加，達(dá)到相對(duì)較慢速率的平臺(tái)。2,4-D的吸附隨著2,4-D的初始濃度的降低而增加，吸附劑劑量的增加。因此，在pH = 3且接觸時(shí)間= 60分鐘時(shí)，水溶液中的2,4-D吸附相對(duì)較高。在最佳條件下，水溶液中2,4-D的還原率大于68%。根據(jù)本研究獲得的數(shù)據(jù)，使用改性活性炭的2,4-D濃度水平未超過(guò)飲用水標(biāo)準(zhǔn)限值。因此，改性活性炭可用作從水資源中去除2,4-D的有效且具有成本效益的方法。強(qiáng)烈推薦使用改性活性炭進(jìn)行動(dòng)態(tài)色譜柱檢測(cè)以去除2,4-D，以進(jìn)行不同的條件下水質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。

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