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活性炭在水溶液中吸附萘

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活性炭在水溶液中吸附萘

发布日期:2018-03-10 作者:江苏嘉和炭业科技股份北京快乐8 点击:

活性炭在水溶液中吸附萘,活性炭吸附萘和苯,氯苯在和双金属纳米颗粒负载的活性炭上的潜力用于测试治理一些难清理的污染的沉积物。据报道,例如,氯化污染物强烈地吸附在活性炭颗粒上。 缺点是,如果单独使用,活性炭不能脱氯污染物。 因此,应采取不同的策略来有效摧毁有机污染。 反应性碳(例如装载有纳米材料的活性炭)不仅能够吸附目标有机污染物,而且还能脱氯。

  钯基催化吸附已经成为一种有前途的水处理策略,因为所支持的Pd基双金属催化吸附剂和/或催化剂可激活二氢(H 2 )并催化许多污染物的还原转化。 一般而言,钯基催化剂和/或催化吸附剂对于所需的最终产品更具活性,稳定性和选择性,和/或比其他金属如Ir,Rh,Zn和Ru的毒性更低。 然而,为了进一步提高其有效性,需要促进剂金属来减少污染物,其通常不解离H 2,而是通过使用“溢出”来促进还。 因此,为了提高金属的分散度,促进处理和相分离,Pd和促进剂金属常常被加载到载体材料上,如活性炭,氧化铝,二氧化硅,沸石等。 重要的是要指出,支持可以通过直接参与过程或通过修改金属颗粒的电子性质直接影响反应性。

  疏水性污染物如苯,萘和氯苯是地下水和土壤中最常见的污染物之一。 因此,应制定相应的策略,去除土壤,沉积物和水中的污染物。

  实验化学材料

  对于这项研究,萘是固体形式,纯度为99.6%。 苯和氯苯是以纯相液体形式获得的。 使用粒状活性炭,烟煤基碳。

  用高效液相色谱法通过EPA方法测定萘浓度。 使用的载液为70:30乙腈和水溶液,以1mL/分钟和35℃通过试管柱。 荧光和紫外吸光度检测器都是串联使用的,前者用于检测低浓度的亚ppb范围至50μg/L,而后者则用于检测大于50ppb的浓度。 同样,这些检测器与化合物浓度呈正相关,峰的保留时间用于化合物的正确鉴定。

  蒸馏水批次测试

  最初,在批量测试中研究疏水性较小的化合物的吸附,以建立吸附剂的相对有效性和与污染物疏水性相关的趋势。

  对于这些批次测试,将吸附剂测量到65mL离心管中。 离心管充满含有10mM氯化钠,二氯化钙和叠氮化钠的电解/杀生物剂溶液。 然后用聚四氟乙烯帽盖住,没有留下任何顶部空间。 从每个小瓶中取出250μL,以防止在加料过程中任何污染物溢出瓶子。 然后,由于离心管的精确体积和添加的吸附剂的质量的可变性,以重量分析方式确定加入的确切预定体积的溶液。 最后,用密封注射器通过盖将含有甲苯中的苯,氯苯和萘的污染物标准添加到离心管中,以给出每种污染物的适当初始浓度。 加料量一直小于批量的0.5%,以使溶剂对样品中基体的影响最小化。 与包含预先称重的吸附剂块的样品一起,没有任何吸附剂的样品作为样品空白段运行。 样品和样品空白允许在翻滚箱中平衡7天。 在7天结束时,将试管以3500rpm离心15分钟。 然后将样品和样品空白的上清液用密封注射器通过盖提取,并直接转移到适当的样品瓶中用于分析。

  图1:在活性炭和双金属纳米颗粒负载的活性炭上对目标污染物的吸附位置的示意图。

  表1:苯,氯苯和萘在活性炭和双金属纳米颗粒负载的活性炭的吸附参数。



污染物

吸附系数

指数

被吸附的污染物占据的体积 mL g -1 

辛醇-水分配系数 

有效的分配系数L kg -1 


活性炭

6.11

0。39

0。89

2。13

2.97×10 6

氯苯

活性炭

7。11

0.27

0。76

2。84

8。25×10 5

活性炭

7。54

0。21

0.77

3.34

*

纳米活性炭

4.53

0.4

0.75

2.13

650

氯苯

纳米活性炭

5.47

0.31

0。66

2。84

5640

纳米活性炭

5.22

0。63

0.63

3。34

1.91×10 5


*由于吸附剂浓度高,在平衡溶液中没有检测到萘。


  活性炭的表面由许多杂原子组成,如氢,氧,氮,硫和磷,这些杂原子键合到活性炭层的边缘,以控制活性炭的表面反应[。 因此,活性炭的表面化学对有机化合物的小分子的吸收具有显着的影响。 在液相吸附中,被吸附的有机分子可能没有被定向填充。 而且,吸附可能受多种因素影响,包括pH,被吸附物在溶剂中的溶解度和温度。

  活性炭吸附控制机制

  在芳香族化合物萘吸附到活性炭上时,有两种主要的相互作用:静电和分散。 因此,与吸附性芳香环连接的官能团可以使其活化或失活,使其电荷离域。 从水中吸附到活性炭吸附剂上涉及三个主要步骤:

  (1)将吸附物从本体吸附到活性炭的外表面。

  (2)将吸附的物质转移到活性炭通过孔扩散和/或表面扩散。

  (3)活性炭表面上的吸附。 普遍认为,表面吸附被认为是一个快速的过程,因此其余两个步骤负责确定总吸附速率。

  此外,吸收率通常受活性炭吸附剂和溶液特性的限制。 此外,活性炭的粒径,被吸附物的浓度,被吸附物在本体相和活性炭的孔隙中的扩散系数,活性炭的亲和性以及混合度也是重要的因素。 当混合不良,被吸附物浓度低以及对活性炭的高亲和力以及小颗粒存在时,吸收速率受外部运输控制,而高浓度的被吸附物质,良好的混合和大颗粒存在,吸收速率受到颗粒内扩散步骤的限制。


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