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

　　最近開發(fā)出了一種新的活性炭解吸方法，這種方法不需要有毒的有機(jī)溶劑。使用陰離子表面活性劑溶液實(shí)現(xiàn)了從活性炭中溶解有機(jī)溶劑，其重點(diǎn)在于其洗滌和乳液作用。使用異丙醇和甲基乙基酮作為測(cè)試溶劑。月桂基苯磺酸鈉鹽和十二烷基硫酸鈉用作表面活性劑。將活性炭置于小瓶中，并加入預(yù)定量的有機(jī)溶劑。放置約24小時(shí)后，加入預(yù)定量的表面活性劑溶液。再放置72小時(shí)后，將小瓶在60℃的培養(yǎng)箱中加熱預(yù)定時(shí)間。然后用框架電離檢測(cè)器氣相色譜儀測(cè)定有機(jī)蒸氣濃度，并計(jì)算解吸效率。

　　用于工作環(huán)境測(cè)量的方法有直接采樣，活性炭吸附和液體吸收等。其中，廣泛使用直接取樣法和活性炭吸附法。直接采樣方法用于使用采樣袋收集環(huán)境空氣，并使用氣相色譜儀分析采樣空氣。但是，由于近年來工作環(huán)境測(cè)量的管理水平有所降低，直接采樣方法可能不適用于某些溶劑。活性炭吸附法用于測(cè)量低濃度的有機(jī)溶劑。這涉及通過用泵將環(huán)境空氣引入裝有活性炭的玻璃管中來收集固體吸附劑中的有機(jī)溶劑蒸氣。該方法可以通過增加可采樣的環(huán)境空氣量來集中目標(biāo)材料。但是，為了分析，有必要通過從活性炭中解吸有機(jī)溶劑來分離有機(jī)溶劑。解吸方法包括溶劑解吸方法和熱解吸方法。熱解吸方法是將管中的活性炭加熱至超過200℃并使用氣相色譜分析解吸的蒸氣。然而，這種方法很少用于工作環(huán)境測(cè)量，因?yàn)樗�需要昂貴的設(shè)備。溶劑解吸方法用解吸溶劑從活性炭中提取吸附的有機(jī)蒸氣，并用氣相色譜分析溶液。這種溶劑萃取方法通常被大多數(shù)測(cè)量組織采用，因?yàn)樗�不需要特殊的解吸設(shè)備。這種方法一般使用二硫化碳用于在活性炭的解吸。二硫化碳有許多優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于許多有機(jī)溶劑，其對(duì)活性炭的解吸效率很高，但是二硫化碳是有毒的有機(jī)溶劑。

　　因此，需要研究一種新的解吸溶劑來代替二硫化碳，重點(diǎn)關(guān)注具有親水和親油基團(tuán)的表面活性劑。表面活性劑用于衣物的洗滌劑中，因?yàn)橛H脂性物質(zhì)可以明顯溶解在親水性溶液中。通過應(yīng)用表面活性劑的這種性質(zhì)，可以解吸附在活性炭上的有機(jī)溶劑。我們測(cè)試了多種表面活性劑來進(jìn)行研究，結(jié)果如下。

　　向活性炭中添加有機(jī)溶劑

　　在裝有活性炭的容器中加入蒸餾水稀釋的有機(jī)溶劑溶液，并關(guān)閉小瓶上的蓋子。然后，輕輕搖動(dòng)后，將小瓶置于25℃的培養(yǎng)箱24小時(shí)。將約1.5升空氣中有機(jī)溶劑的大約十分之一的有機(jī)溶劑加入活性炭容器中。用于檢測(cè)解吸條件的有機(jī)溶劑是異丙醇和甲基乙基酮。在使用前將它們用蒸餾水稀釋。

　　活性炭的解吸

　　通過活性炭將預(yù)定量的有機(jī)溶劑吸附在小瓶中，并添加表面活性劑溶液。存在于氣相中的有機(jī)溶劑非常小，與建立吸附平衡時(shí)的固相相比，可忽略不計(jì)。事實(shí)上，我們使用異丙醇和甲基乙基酮與甲苯檢查了吸附效率，并確認(rèn)吸附效率約為100%。蓋上蓋子后，輕輕搖動(dòng)小瓶。此后，將小瓶放入預(yù)定溫度的培養(yǎng)箱中并放置預(yù)定的時(shí)間。然后，將小瓶放入60℃的培養(yǎng)箱中并放置約1小時(shí)。然后，抽取來自小瓶頂部空間的氣體，并注入裝有框架電離檢測(cè)器的氣相色譜儀中。

　　七種溶劑對(duì)活性炭解吸的效率

　　七種有機(jī)溶劑解吸效率表示與圖1。實(shí)驗(yàn)條件5米升的10%的表面活性劑溶液和60℃24個(gè)小時(shí)解吸溫度。的有機(jī)溶劑的解吸效率是3%，72%，9%，3%，32%，2%，而對(duì)于丙酮，異丙醇，甲基乙基酮，醋酸乙酯，二氯甲烷，甲苯，和3%的米二甲苯。

　　圖1:活性炭用表面活性劑溶液解吸有機(jī)溶劑的效率。

　　如示于圖2所示，異丙醇的解吸效率不會(huì)受表面活性劑濃度。然而，在甲基乙基酮中，當(dāng)表面活性劑濃度增加至10%時(shí)，解吸效率增加。表面活性劑的去污力和增溶能力都有助于有機(jī)溶劑從活性炭中解吸附。

　　圖2：表面活性劑溶液濃度對(duì)活性炭解吸效率的影響。

　　如上所述，在使用表面活性劑溶液從活性炭中解吸有機(jī)溶劑的情況下，諸如表面活性劑濃度，解吸液量，解吸溫度和解吸時(shí)間的許多因素影響解吸效率。示于圖1異丙醇的解吸效率相對(duì)較高，但對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，希望解吸效率大于90%，因此需要提高活性炭解吸效率。為了在此結(jié)果的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究，應(yīng)該縮短解吸時(shí)間并提高活性炭解吸效率。為此，需要改善解吸附溶液的溶解和乳化能力。與陰離子表面活性劑相比，非離子表面活性劑通常提供更強(qiáng)的增溶和乳化能力。在影響表面活性劑的膠束形成的情況下，先經(jīng)過一般的水洗系統(tǒng)，可以提高活性炭的解吸效率。

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