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

　　活性炭在水溶液中吸附萘，活性炭吸附萘和苯，氯苯在和雙金屬納米顆粒負(fù)載的活性炭上的潛力用于測(cè)試治理一些難清理的污染的沉積物。據(jù)報(bào)道，例如，氯化污染物強(qiáng)烈地吸附在活性炭顆粒上。 缺點(diǎn)是，如果單獨(dú)使用，活性炭不能脫氯污染物。 因此，應(yīng)采取不同的策略來有效摧毀有機(jī)污染。 反應(yīng)性碳(例如裝載有納米材料的活性炭)不僅能夠吸附目標(biāo)有機(jī)污染物，而且還能脫氯。

　　鈀基催化吸附已經(jīng)成為一種有前途的水處理策略，因?yàn)樗�支持的Pd基雙金屬催化吸附劑和/或催化劑可激活二氫(H 2 )并催化許多污染物的還原轉(zhuǎn)化。 一般而言，鈀基催化劑和/或催化吸附劑對(duì)于所需的最終產(chǎn)品更具活性，穩(wěn)定性和選擇性，和/或比其他金屬如Ir，Rh，Zn和Ru的毒性更低。 然而，為了進(jìn)一步提高其有效性，需要促進(jìn)劑金屬來減少污染物，其通常不解離H 2，而是通過使用“溢出”來促進(jìn)還。 因此，為了提高金屬的分散度，促進(jìn)處理和相分離，Pd和促進(jìn)劑金屬常常被加載到載體材料上，如活性炭，氧化鋁，二氧化硅，沸石等。 重要的是要指出，支持可以通過直接參與過程或通過修改金屬顆粒的電子性質(zhì)直接影響反應(yīng)性。

　　疏水性污染物如苯，萘和氯苯是地下水和土壤中最常見的污染物之一。 因此，應(yīng)制定相應(yīng)的策略，去除土壤，沉積物和水中的污染物。

　　實(shí)驗(yàn)化學(xué)材料

　　對(duì)于這項(xiàng)研究，萘是固體形式，純度為99.6%。 苯和氯苯是以純相液體形式獲得的。 使用粒狀活性炭，煙煤基碳。

　　用高效液相色譜法通過EPA方法測(cè)定萘濃度。 使用的載液為70:30乙腈和水溶液，以1mL/分鐘和35℃通過試管柱。 熒光和紫外吸光度檢測(cè)器都是串聯(lián)使用的，前者用于檢測(cè)低濃度的亞ppb范圍至50μg/L，而后者則用于檢測(cè)大于50ppb的濃度。 同樣，這些檢測(cè)器與化合物濃度呈正相關(guān)，峰的保留時(shí)間用于化合物的正確鑒定。

　　蒸餾水批次測(cè)試

　　最初，在批量測(cè)試中研究疏水性較小的化合物的吸附，以建立吸附劑的相對(duì)有效性和與污染物疏水性相關(guān)的趨勢(shì)。

　　對(duì)于這些批次測(cè)試，將吸附劑測(cè)量到65mL離心管中。 離心管充滿含有10mM氯化鈉，二氯化鈣和疊氮化鈉的電解/殺生物劑溶液。 然后用聚四氟乙烯帽蓋住，沒有留下任何頂部空間。 從每個(gè)小瓶中取出250μL，以防止在加料過程中任何污染物溢出瓶子。 然后，由于離心管的精確體積和添加的吸附劑的質(zhì)量的可變性，以重量分析方式確定加入​​的確切預(yù)定體積的溶液。 最后，用密封注射器通過蓋將含有甲苯中的苯，氯苯和萘的污染物標(biāo)準(zhǔn)添加到離心管中，以給出每種污染物的適當(dāng)初始濃度。 加料量一直小于批量的0.5%，以使溶劑對(duì)樣品中基體的影響最小化。 與包含預(yù)先稱重的吸附劑塊的樣品一起，沒有任何吸附劑的樣品作為樣品空白段運(yùn)行。 樣品和樣品空白允許在翻滾箱中平衡7天。 在7天結(jié)束時(shí)，將試管以3500rpm離心15分鐘。 然后將樣品和樣品空白的上清液用密封注射器通過蓋提取，并直接轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)臉悠菲恐杏糜诜治觥?/p>

　　圖1：在活性炭和雙金屬納米顆粒負(fù)載的活性炭上對(duì)目標(biāo)污染物的吸附位置的示意圖。

　　表1：苯，氯苯和萘在活性炭和雙金屬納米顆粒負(fù)載的活性炭的吸附參數(shù)。

　　活性炭的表面由許多雜原子組成，如氫，氧，氮，硫和磷，這些雜原子鍵合到活性炭層的邊緣，以控制活性炭的表面反應(yīng)[。 因此，活性炭的表面化學(xué)對(duì)有機(jī)化合物的小分子的吸收具有顯著的影響。 在液相吸附中，被吸附的有機(jī)分子可能沒有被定向填充。 而且，吸附可能受多種因素影響，包括pH，被吸附物在溶劑中的溶解度和溫度。

　　活性炭吸附控制機(jī)制

　　在芳香族化合物萘吸附到活性炭上時(shí)，有兩種主要的相互作用：靜電和分散。 因此，與吸附性芳香環(huán)連接的官能團(tuán)可以使其活化或失活，使其電荷離域。 從水中吸附到活性炭吸附劑上涉及三個(gè)主要步驟：

　　(1)將吸附物從本體吸附到活性炭的外表面。

　　(2)將吸附的物質(zhì)轉(zhuǎn)移到活性炭通過孔擴(kuò)散和/或表面擴(kuò)散。

　　(3)活性炭表面上的吸附。 普遍認(rèn)為，表面吸附被認(rèn)為是一個(gè)快速的過程，因此其余兩個(gè)步驟負(fù)責(zé)確定總吸附速率。

　　此外，吸收率通常受活性炭吸附劑和溶液特性的限制。 此外，活性炭的粒徑，被吸附物的濃度，被吸附物在本體相和活性炭的孔隙中的擴(kuò)散系數(shù)，活性炭的親和性以及混合度也是重要的因素。 當(dāng)混合不良，被吸附物濃度低以及對(duì)活性炭的高親和力以及小顆粒存在時(shí)，吸收速率受外部運(yùn)輸控制，而高濃度的被吸附物質(zhì)，良好的混合和大顆粒存在，吸收速率受到顆粒內(nèi)擴(kuò)散步驟的限制。

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