活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭吸附芳香族有机化合物

　　在众多此类物质中，芳香族有机化合物构成了重要的一类。在环境污染物中，最著名的无疑是酚类及其衍生物、染料等。由于这些化合物分子的有趣结构，它们表现出许多重要的特性，因此它们表现出一些重要的特性，导致它们被广泛应用于各个工业领域。本期对选定的芳香族有机化合物在活性炭上的吸附进行了部分测试与分析。

　　活性炭的吸附过程一直是消除有毒化合物的简单且环境中性的技术。由于工业的集约化发展，世界许多国家的有毒物质，包括芳香族有机化合物的排放量显着增加。当前的自然环境状况促使科学家不断致力于提高吸附方法的有效性。众所周知，许多因素影响气/固和液/固系统中污染物的去除效率。最重要的无疑包括吸附剂的表面电荷、结构和结构参数、吸附物的结构和疏水性以及吸附过程的条件，例如温度]，pH、混合速度、吸附剂质量与溶液体积的比率或竞争物质的存在。考虑到吸附吸收和速率，这些因素会影响吸附效果。对于许多不同的系统，吸附过程的平衡得到了很好的描述。然而，吸附动力学仍需要广泛研究，特别是系统特性和吸附过程传导的影响需要进一步分析。

　　活性炭的吸附特性

　　选择两种活性炭作为吸附剂。上述材料的结构特性是根据氮气吸附/解吸测量来估计的。两种碳均具有较大的比表面积和较大的孔容，微孔含量约为40-46%。此外，还使用透射和扫描电子显微镜检查了结构和形态特性。此外，还通过电位滴定法研究了酸碱性质，酸碱特性是根据电位滴定测量确定的，从而能够确定零电荷点pHPZC。。使用透射电子显微镜来确定测试的碳材料的结构特性。图1显示了活性炭1(图1a、b)和活性炭2(图1c、d)活性炭的TEM显微照片。可以看出，这些材料的特点是高度发达且无序的多孔结构，主要由紧密缠绕的单层碳组成。

　　图1：活性炭1(a,b)和活性炭2(c,d)活性炭的TEM显微照片。

　　吸附平衡和动力学

　　研究了多种因素(pH、接触时间、伴生物质的存在、吸附物浓度以及吸附剂颗粒的质量和尺寸)对所选有机化合物吸附平衡和动力学的影响。使用广义朗缪尔(GL)等温方程分析平衡数据。使用一阶(FOE)、二阶(SOE)、混合1,2阶(MOE)、类分形FOE(f-FOE)、类分形SOE(f-SOE)分析吸附动力学数据、类分形MOE(f-MOE)和多指数(m-exp)动力学方程。

　　图2：吸附概要。

　　影响吸附的因素

　　有几个因素影响芳香族有机化合物在活性炭上的吸附：

　　表面积：活性炭的高表面积为吸附提供了充足的位点，从而提高了其效率。

　　孔径分布：活性炭的孔径分布影响不同芳香族化合物的吸附能力。中孔和微孔对于吸附芳香族分子特别有效。

　　化学性质：活性炭的表面化学，包括其官能团和表面电荷，影响对芳香族化合物的吸附行为。

　　芳香族化合物的浓度和性质：溶液中芳香族化合物的浓度和分子结构影响吸附动力学和平衡。

　　伴随物质存在的影响

　　影响吸附过程的下一个因素是竞争物质的存在。一般来说，由于实验系统中存在共吸附物，所讨论的过程的速率降低，这是溶液组分竞争吸附的结果。还应该补充的是，在多组分系统的情况下，较小的吸附物颗粒将更有效地扩散到吸附剂内表面。在本研究中，研究了伴随物质的存在对活性炭上亚甲基蓝(MB)系统中2-、3-和4-硝基苯酚(2-、3-和4-NF) 吸附的影响。在共吸附物存在下所选有机化合物在活性炭活性炭上的吸附等温线(a)和吸附动力学的比较，其浓度随时间的变化曲线(b)呈现出来，相对吸附随时间的变化(c)和线性Bangham坐标(d)。

　　活性炭吸附芳香族有机化合物，我们为了提供有关吸附机理的详细而全面的信息，确定了多种因素对从水溶液中去除有机污染物的过程效率的影响。研究了活性炭上2-、3-和4-硝基苯酚的吸附量对接触时间和吸附剂颗粒尺寸的依赖性。此外，还评估了吸附剂质量与吸附物量之比对活性炭上邻位、间位和对位取代的苯酚及其硝基单衍生物吸附动力学的影响。此外，还检查了竞争物质的存在对亚甲基蓝、2-硝基苯酚、3-硝基苯酚和4-硝基苯酚在活性炭上的吸附吸收和速率的影响。所使用的研究方法能够严格控制吸附系统的温度以及摇动和混合的速度。此外，使用大量吸附动力学和平衡方程和模型对吸附值和速率数据进行详细处理，能够精确确定测试实验系统中的吸附机制。芳香族有机化合物在活性炭上的吸附是一个复杂而有效的过程，由碳表面和芳香族分子之间的物理相互作用驱动。了解影响吸附行为的因素对于优化活性炭吸附剂的设计和应用至关重要。

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