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廣東韓研活性炭科技股份有限公司
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閱讀：131發(fā)布時(shí)間：2021-11-29
活性炭去除污水中的4-氯酚，由于其各種工業(yè)應(yīng)用，氯酚和其他酚基化合物已經(jīng)代表了一些最危險(xiǎn)和持久的有機(jī)污染物。由于顯而易見的原因，從污染區(qū)域和水源中去除氯酚和前體酚重要。除去它們的很多方法已經(jīng)被研究，其中包括與微生物生物處理和酶,和經(jīng)由使用有機(jī)膨潤土吸附、沸石、飛灰、和活性炭。另外，各種催化方法已經(jīng)被使用，例如那些涉及光催化降解和電化學(xué)氧化。
由于活性炭具有高比表面積和*的化學(xué)性質(zhì)，包括表面官能團(tuán)的極性和性質(zhì)，因此已被證明是許多類型的無機(jī)和有機(jī)化合物的非常有效的吸附劑。這些碳的表面化學(xué)性質(zhì)和被吸附物的化學(xué)特性，如極性，離子性質(zhì)，官能團(tuán)和溶解度，決定了吸附機(jī)理的性質(zhì)以及吸附的程度和強(qiáng)度。而且，活性炭的多孔結(jié)構(gòu)由相互連接的大孔，中孔和微孔的網(wǎng)絡(luò)組成，這為有機(jī)分子的吸附提供了良好的能力。因此，預(yù)期各種機(jī)制和力量，例如離子交換，共價(jià)鍵合，范德華力，H結(jié)合，偶偶極相互作用。雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是活性炭的生產(chǎn)和再生是非常昂貴的，更高的等級(jí)意味著更高的成本。在試圖找到替代，更經(jīng)濟(jì)，技術(shù)許多研究者已經(jīng)探索了使用其它吸附劑，都有不同程度的成功?？商娲貜牧畠r(jià)和豐富的原料制得的活性炭被證明是合理的，非常有效的。來自農(nóng)業(yè)來源的活性炭(通常是農(nóng)業(yè)廢物)可以通過物理活化(包括初級(jí)碳化(低于700℃)，然后在高溫下(高達(dá)1100℃)的氧化氣體的作用下的受控氣化)前體與限制焦油形成的化學(xué)物質(zhì)(例如硝酸，磷酸，過氧化氫等)混合的活化)。捏合后，將前體碳化并洗滌以產(chǎn)生最終的活性炭。摻入到前體顆粒內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)與熱分解產(chǎn)物反應(yīng)，減少揮發(fā)物的析出并抑制顆粒的收縮。這增加了前體向碳的轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生具有大的內(nèi)部孔隙度的碳。熱處理后，通過充分洗滌除去化學(xué)品。
下面我們來做活性炭去除污水中的4-氯酚的測試，首先我們制備五種不同的活性炭分別進(jìn)行測試。
pH對(duì)2：1活性炭吸附苯酚的影響
大部分關(guān)于活性炭吸附芳香族化合物的研究并不能*解釋這些化合物被吸附的機(jī)理。這歸因于許多變量參與吸附過程，例如芳香族化合物的溶解度，官能團(tuán)在吸附劑上的電離狀態(tài)，靜電相互作用，分散和化學(xué)相互作用以及兩者的固有性質(zhì)溶質(zhì)和吸附劑。在pH5.5-10.5的范圍內(nèi)研究2：1活性炭上4-氯酚的吸附，結(jié)果如圖1所示。按照材料和方法部分前面概述的程序，發(fā)現(xiàn)2：1 活性炭的零電荷點(diǎn)(pH PZC)為7.2。圖1顯示活性炭上4-氯酚的吸收在pH 5.5時(shí)達(dá)到值，隨著溶液pH值的增加而降低。4-氯酚攝取的減少在pH> 7.5時(shí)更顯著。這是由于4-氯酚電離對(duì)溶液pH的依賴性和中孔碳的零電荷點(diǎn)以及4-氯酚和活性炭之間的靜電和分散相互作用。
液pH還通過其pKa控制電解質(zhì)的分解或離子化。因此，酸性電解質(zhì)將在pH> pKa下解離。因此，溶液的pH值控制著對(duì)吸附過程的吸附和吸附 - 吸附的靜電相互作用，這對(duì)吸附過程具有深遠(yuǎn)的影響。因此，取代苯酚在活性炭上的吸附取決于溶液的pH值?！皩?duì)于4-氯酚，隨著pH值的增加，氯酚鹽離解物種的pKa為9.43的4-氯酚的相對(duì)量增加。在pH 5.5時(shí)，4-氯酚攝取是的，因?yàn)?-氯酚沒有解離，并且分散相互作用占優(yōu)勢。但是，在堿性pH下，特別是在pH> pHPZC時(shí)。
在2：1活性炭上4-氯酚吸附的動(dòng)力學(xué)
在pH下用2：1活性炭的100ppm4-氯酚溶液研究在制備的活性炭上4-氯酚的吸附動(dòng)力學(xué); 即 5.5，并且在不同的溫度下。4-氯酚吸收隨時(shí)間變化的結(jié)果如圖2所示。
從圖中可以明顯看出2：1活性炭上4-氯酚的吸收很快; 超過85%的攝取發(fā)生在頭40分鐘。40分鐘后吸附過程平穩(wěn)，變得更慢，接近平衡。在這兩個(gè)吸收階段之間，發(fā)現(xiàn)吸附速率幾乎是恒定的。這可以從以下事實(shí)來解釋：在個(gè)40分鐘內(nèi)，有大量的空缺表面可用于吸附。因此，吸收迅速增加。在40分鐘之后，由于固體相和本體相上的溶質(zhì)分子之間的排斥力，剩余的空位表面位置被立體地和靜電地阻礙。所以，進(jìn)展緩慢。
活性炭已經(jīng)被證明對(duì)所研究的污染物即4-氯苯酚是有效的吸附劑。發(fā)現(xiàn)制備的活性炭上的吸附過程與pH有關(guān); 它通過增加pH值而降低。對(duì)所制備的活性炭的動(dòng)力學(xué)研究表明，Elovich方程可以合適地描述制備的活性炭的吸附動(dòng)力學(xué)過程，其遵循偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)，涉及膜，孔隙和表面擴(kuò)散以及孔隙上的吸附表面。平衡研究表明，Langmuir等溫線模型地描述了在制備的活性炭上4-氯酚的吸附。所確定的熱力學(xué)性質(zhì)，表明4-氯酚在制備的活性炭上的吸附過程的自發(fā)和吸熱性質(zhì)。
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