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

　　目前的研究主要集中在減少可吸附有機(jī)鹵素(AOX)來源，而對(duì)環(huán)境中AOX監(jiān)測(cè)和管理的研究很少。水中的有機(jī)污染物主要由沉積物固定。因此，在本文中，活性炭被用來模擬沉積物對(duì)AOX的吸附。還研究了AOX揮發(fā)和降解以排除它們對(duì)吸附的影響。與氯苯和氯酚相比，小分子氯化物更容易揮發(fā)和降解。還研究了漂白廢水中活性炭對(duì)AOX的吸附，并闡明了AOX去除的最佳條件。

　　來自紙漿和造紙工業(yè)的有機(jī)污染物主要?dú)w因于漂白過程。在傳統(tǒng)的氯化-堿處理-次氯酸鹽漂白過程中，通過次氯酸鹽漂白和氯化反應(yīng)產(chǎn)生大量有機(jī)氯化物�；�于傳統(tǒng)漂白方式污染正成為一個(gè)日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。因此，低污染，高效率的漂白技術(shù)，如無元素氯和總氯漂白，是減輕此問題的最佳方式。在無元素氯漂白過程中，可吸附有機(jī)鹵素(AOX)的形成已大大減少。這些化合物的主要成分被定性為持久性有機(jī)污染物(POPs)。因此，與持久性有機(jī)污染物類似，AOX具有生物累積性，高毒性，半揮發(fā)性，顯示長(zhǎng)距離遷移率并形成持久/長(zhǎng)期殘留物。漂白廢水排放的增加有助于環(huán)境中總AOX形成的積累。這增加了對(duì)環(huán)境的污染導(dǎo)致了排放的限定。

　　吸附是在有機(jī)污染物處理中的最廣泛使用的方法。該方法具有去除效率高，凈化徹底，能耗低，技術(shù)成熟，易于推廣等優(yōu)點(diǎn)。還取得了良好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。由于其比表面積大，并且朝向有機(jī)物和金屬離子的吸附能力強(qiáng)，活性炭適用于各種應(yīng)用，包括水凈化。陰離子有毒污染物剛果紅被活性炭吸附。這導(dǎo)致生產(chǎn)高效低成本的大容量材料，以去除陰離子可電離的有機(jī)污染物。

　　這期內(nèi)容的目的是研究有機(jī)氯化物在使用活性炭的漂白廢水中的吸附效果。研究了活性炭粒徑，pH，溫度，用量和時(shí)間對(duì)吸附容量的影響。最后，通過分析具有和不具有吸附的漂白流出物的化學(xué)組成。該結(jié)果為環(huán)境中AOX的分析和處理提供了資料信息。

　　活性炭粒徑對(duì)吸附容量的影響

　　在自然環(huán)境中，水中的污染物固定在沉積物中�；钚蕴吭诔练e物中表現(xiàn)出最強(qiáng)的吸附能力。因此，使用活性炭作為吸附材料研究了沉積物對(duì)AOXs總量的吸附。我們使用48-550μm范圍內(nèi)的活性炭顆粒來研究活性炭顆粒尺寸對(duì)吸附容量的影響。所有其他實(shí)驗(yàn)條件(時(shí)間，pH，溫度，活性炭劑量)保持恒定。圖1顯示當(dāng)粒徑增加至小于62μm時(shí)，AOX含量從3.85mg g-1增加至4.10mg g-1(增加6.49%)。隨后，隨著顆粒尺寸進(jìn)一步增加(大于62μm)，AOX含量隨著顆粒尺寸的增加而降低，直到其在大于500μm的尺寸下變得穩(wěn)定。這歸因于當(dāng)粒徑較小時(shí)更多的微孔結(jié)構(gòu)被暴露，從而導(dǎo)致AOX在離心過程中解吸到溶液中。這一趨勢(shì)表明活性炭吸附量最大(4.10 mg g-1實(shí)現(xiàn)了粒徑為62μm的顆粒。此外，較小的活性炭顆粒不易再循環(huán)，并且在再生過程中表現(xiàn)出大的損失。因此，我們得出結(jié)論，實(shí)現(xiàn)最大AOX去除效率的最佳粒徑為62μm。

　　時(shí)間對(duì)吸附能力的影響

　　吸附時(shí)間的研究主要包括平衡吸附時(shí)間的確定。為了研究吸附時(shí)間對(duì)AOXs去除總量的影響，在30-150分鐘的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)。

　　圖2說明吸附過程可分為三個(gè)階段，快速吸附階段，慢吸附階段和吸附飽和階段。在第一階段，AOX迅速吸附在活性炭上，吸附容量在60分鐘內(nèi)從0增加到2.76 mg g-1。這是由于在活性炭表面上存在大量活性吸附位點(diǎn)。在第二階段，在60分鐘和120分鐘之間，吸附容量從2.76mg g-1增加到3.39mg g-1(增加22.83%)。當(dāng)活化的表面活性位點(diǎn)被AOX占據(jù)時(shí)，化合物開始從外表面擴(kuò)散到吸附劑中，從而影響吸附劑的效果。這導(dǎo)致吸附速率降低。因此，在120分鐘后，表面活性位點(diǎn)完全被AOX占據(jù)。在此階段，表面和內(nèi)部吸附都幾乎飽和，吸附達(dá)到平衡。因此我們得出結(jié)論，最佳吸附時(shí)間為120分鐘。

　　pH對(duì)吸附容量的影響

　　活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附涉及復(fù)雜的反應(yīng)過程。該反應(yīng)不僅在吸附過程中具有簡(jiǎn)單的物理作用，而且通常還受靜電，化學(xué)和絡(luò)合作用的影響。pH影響存在于活性炭表面上的基團(tuán)并改變表面基團(tuán)的電荷，從而影響吸附過程。因此，活性炭的吸附能力在不同的pH值下表現(xiàn)出不同的效率。因此，吸附實(shí)驗(yàn)在2.1-7.5范圍內(nèi)的不同pH值下進(jìn)行。通過H2 SO4調(diào)節(jié)溶液的pH和NaOH。

　　圖3顯示吸附容量隨著pH的降低而增加，直到在pH 2.5下觀察到最大吸附容量(3.2mg g-1)。然而，該值隨著pH的進(jìn)一步降低而降低。在pH 2和1時(shí)，吸附容量分別為2.95mg g-1和3.16mg g-1。事實(shí)上，活性炭對(duì)有機(jī)污染物的吸附作用通常隨著pH值的增加而降低，因此有機(jī)污染物在pH值大于8.0時(shí)不易吸附。在酸性條件下，活性炭表面上的酸性基團(tuán)如羧基和酚羥基的電離被抑制。因此，保持電中性狀態(tài)有利于非極性有機(jī)物和酚的吸附。隨著pH的降低，吸附效果得到改善。然而，在pH值小于2.5時(shí)，吸附容量降低。發(fā)生這種情況是因?yàn)槲�附物的溶解度受溶液pH的影響。因此，在強(qiáng)酸性條件下有機(jī)氯化物的溶解度增加，使得活性炭的吸附變得困難。因此，我們得出結(jié)論，達(dá)到最大AOX去除效率的最佳pH值為2.5。

　　活性炭用量對(duì)吸附容量的影響

　　吸附實(shí)驗(yàn)在0.25-2.75gl -1范圍內(nèi)的不同活性炭劑量下進(jìn)行。

　　圖4顯示活性炭吸附過程分為兩個(gè)階段。當(dāng)活性炭用量小于1.75gl -1時(shí)發(fā)生快速生長(zhǎng)階段，其吸附容量從13.25mg g-1增加到37.10mg g-1。這些結(jié)果可歸因于不飽和吸附位點(diǎn)，表面積和擴(kuò)散長(zhǎng)度的增加。當(dāng)劑量大于1.75l-1時(shí)發(fā)生逐漸階段。在此階段，吸附僅從37.10 mg g-1增加到39.75 mg g-1，表明已接近均衡。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)AOX吸附在活性炭的表面上。因此，表面上的活性位點(diǎn)被占據(jù)并且進(jìn)一步吸附被抑制。因此，我們得出結(jié)論，實(shí)現(xiàn)最大AOX去除效率的最佳活性炭劑量為1.75gl-1。

　　活性炭用于模擬沉積物對(duì)有機(jī)鹵素的吸附。研究了活性炭在各種條件下對(duì)有機(jī)鹵素吸附的影響。與氯苯和氯酚相比，小分子氯化物更容易揮發(fā)和降解。研究了漂白廢水中活性炭對(duì)有機(jī)鹵素的吸附，結(jié)果表明，活性炭對(duì)有機(jī)鹵素具有良好的吸附能力。

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