活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　用活性炭或者掺杂二氧化钛纳米的活性炭来降解水中的甲醛，甲醛是一种有机化合物，可用于农业，在地区农业中大规模使用甲醛的地方可能在地表水中检测到相对较高水平的甲醛。事实上，据报道，微量聚乙醛的量已在处理过的饮用水中被发现，浓度高达1微克大号-1这是高于标准的0.1微克大号-1。所以我们得找到应对方法，一般是使用活性炭吸附。

　　甲醛在饮用水中被检出，浓度低(<1μgL -1)，这个数值是高于标准要求的。本文研究了几种材料的效果：活性炭和掺入二氧化钛纳米的活性炭，不同浓度的活性炭(C-1.5，C-40和C-80)，这些吸附剂用于通过吸附从水溶液中除去金属醛，通过光催化氧化。活性炭被发现是最有效的材料，其显示几乎超过90%的去除。吸附数据以及装配到Langmuir等温模型，得到q 米(最大/饱和吸附容量)的32.258毫克克值-1和ķ L(Langmuir常数)值为2.013 L mg-1。在动力学研究而言，由活性炭聚乙醛的吸附与伪二阶方程拟合良好，赋予吸附速率常数 ķ 2的0.023克值mg -1 分钟 -1，这意味着快速吸附。所述纳米催化剂是在以相同的四聚乙醛浓度和0.2克L-氧化聚乙醛比活性炭不太有效 -1的在UV光下材料的进料浓度，掺入二氧化钛的活性炭(C-1.5)纳米催化剂实现的最大去除量为7.5 ppm的三聚氰胺溶液约为15%。

　　金属醛没有被活性炭有效降解的原因可能是活性炭的粒度和表面积不适合去除金属醛。因此，一种替代方法是使用具有比传统活性炭更小的粒度的粉末状活性炭，从而提供更多的孔隙和表面空间用于吸附。

　　下面来介绍我们的实验用的活性炭参数

　　工作中使用的商业(活性炭，脱色粉末活化)是由韩研活性炭制造有限公司制造的。其碳源是木炭，经过认证，最大使用水平为250 mg / L。此外，使用以下活性炭掺杂的TiO 2纳米催化剂：

　　具有1.5%活性炭，98.5%TiO 2(C-1.5)的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性的掺活性炭二氧化钛(活性炭掺杂TiO 2)纳米催化剂。

　　具有40%活性炭，60%TiO 2(C-40)的CTAB改性的活性炭掺杂TiO 2纳米催化剂。

　　具有80%活性炭，20%TiO 2(C-80)的CTAB改性的活性炭掺杂TiO 2纳米催化剂。

　　制备金属醛标准溶液

　　在整个实验和样品制备过程中，使用去离子水。这是因为去离子水可能具有高有机含量，并且可能与在反应期间通过光催化产生的OH自由基反应，从而影响GC-MS分析。通过一些参考方法制备了甲醛储备溶液)。将甲醛固体(0.1g)加入到100mL甲醇中以制备1000ppm的金属醛储备溶液。储备溶液可以在1和10℃之间储存长达1年。对于每个光催化实验，将不同量的储备溶液用去离子水稀释至1000mL以制备具有不同金属醛浓度的样品溶液。所研究的金属醛浓度范围为0.1〜15ppm。

　　图1呈现活性炭的扫描电子显微镜(SEM)图像，其示出了活性炭的结构和表面表征。图像示出了活性炭颗粒的平均尺寸为约20nm，并且这些颗粒聚集在一起并形成平均尺寸为25μm的角形团簇。孔隙率为17.78%。从SEM图像，簇的表面是平的，粗糙的和多孔的。

　　使用活性炭降解甲醛

　　在这组实验中使用活性炭(0.1g)，在UV-C光下，在0.1,0.5,1,5和10ppm的不同制备的初始浓度的甲醛样品中进行2小时处理。图2之前和由活性炭处理后聚乙醛的浓度进行比较。活性炭有效地从溶液中除去了甲醛，特别是对于较低的初始浓度为0.1,0.5和1ppm(p <0.05)。

　　在活性炭，活性炭掺杂TiO 2(C-1.5)，C-40和C-80纳米催化剂的四种研究材料中，活性炭是金属醛降解最有效的材料。在0.1，0.5，1，5，和10ppm，和反应2小时，活性炭时间所研究的浓度范围为0.2克L-的负载浓度-1表明在低浓度高于浓度更显著去除四聚乙醛的。增加甲醛溶液的初始浓度不会导致更有效的除去甲醛。随着制备的甲醛溶液的初始浓度增加，活性炭的去除金属醛降低。使用活性炭通过吸附去除金属醛与Langmuir动力学模型很好地匹配，得到q m值为32.258mg g-1，K L值为2.013 L mg -1，表明吸附有利于去除金属醛。由活性炭聚乙醛的吸附非常适合于伪二级动力学，并给出了ķ 2的0.023克值毫克-1 分钟-1，表明活性炭能够有效地在短时间内除去四聚乙醛。

　　与活性炭相比，活性炭掺杂的TiO 2(C-1.5，C-40和C-80)纳米催化剂在研究的浓度范围内，催化剂负载浓度，光强度和反应时间对于通过光催化除去溶液中的甲醛无效。

　　对UV-C光的影响和纳米催化剂碳含量的增加的分析表明，(1)单独的UV-C光对去除金属醛没有任何影响，(2)增加纳米催化剂的碳含量仅略微促进了甲醛的降解(约4%)。然而，在黑暗条件下，单独的活性炭除去77%的甲醛，而在UV-C光下它可以除去81%以上。认为通过吸附活性炭可能会除去甲醛。然而，它将在UV-C光下更有效地工作。从本研究中可以看出，UV-C光强度，甲醛溶液pH值，反应时间，物质负载浓度等参数可以进行变化和测试，找出甲醛降解的最佳参数。

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