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活性炭从盐水中去除菲
文章作者:韩研网络部 更新时间:2018-5-10 13:56:50

  活性炭从盐水中去除菲,活​​性炭用于从淡水和盐水系统中去除有机化合物。盐度对具有活性炭等孔隙的吸附剂吸附有机化合物的影响尚不清楚。菲的吸附平衡和动力学实验在目前的工作中进行。使用颗粒活性炭床模型来证明在不同的菲初始浓度下盐度对穿透曲线的影响。在相对于菲溶解度浓度(200-50μg/ L)高的情况下,盐水中的吸附比淡水溶液中的高。在相对于菲溶解度浓度(3μg/ L)低的情况下,盐水中的吸附比淡水溶液中的低。当菲在低相对浓度(<10μg/ L)下存在时,活性炭从盐水中去除菲的效率低于淡水溶液中的效率。

  活性炭传统上用于水和废水处理,最近,各种环境工程应用已被提出用于这种材料。使用原位法降低水平衡浓度,半渗透膜装置吸收,仿生工具和通量覆盖水。3.4%的活性炭通过多毛类,双足类和蛤降低了所选有机物的生物积累。交流的有效性也在海水和具有高吸附性沉积物的系统中进行测试。在这项研究中,添加2重量%活性炭将菲水浓度降低2个数量级。与纯活性炭相比,在存在沉积物的情况下活性炭的有效性降低6倍。这些应用解决了海洋环境中的问题,并且它们的有效性在盐水解决方案中进行了测试。然而,有限的研究实际上研究了对活性炭的吸附行为的盐度效应。盐度降低了水相中非极性有机化合物的活度系数。同样,盐度预计会增加这些化合物的吸附系数。对于多环芳烃和海水,预计盐的存在会使吸附分配系数增加约1.5倍。然而,这种方法并没有考虑活性炭中发现的异质性吸附。对于具有增加的疏水性的化合物,活性炭上的吸附增加,并通过纯的孔隙填充模型充分描述。目前研究的假设是盐度事实上对吸附机制有影响。由于盐度降低了水溶性,因此增加了某种化合物的疏水性,预计会增加吸附能力。另一方面,活性炭孔内离子的存在预计会减少孔隙填充机制。

  用于动力学实验的0.25毫米筛分并粉碎以用于吸附平衡实验。该特定活性炭样品的有机碳含量为0.77 。将菲溶解在甲醇中的1000mg / L原液中。在合成淡水(含44mg / L CaCl2.2H2O,14mg / L CaSO4和17mg / L NaHCO3)和合成盐水(含31g / L NaCl)中制备用于分批研究的溶液,10g / L MgSO 4·7H 2 O,0.04g / L NaHCO 3)并加入甲醇储备溶液。以200mg / L的浓度添加叠氮化钠(NaN3)以使批量研究期间的细菌生长最小化并因此生物降解。尽管该剂量的叠氮化钠增加并控制了合成FW的盐度,但与合成盐水(g / L)相比,合成的淡水溶液表现出显着较低的盐度(mg / L)。所有的吸附平衡和动力学实验一式三份地在120mL具有特氟龙涂层隔膜的琥珀色玻璃瓶中进行。对于研究平衡吸附的实验,随时间监测选定样品的溶质含水浓度。一旦在含水浓度中随时间观察不到可测量的差异,则取所有样品的平衡测量值。对于动力学实验,最初的菲浓度为100μg/ L。将瓶子在室温下(约23℃)在黑暗中储存并定期摇动(第一周一天一次,然后每周一次)。没有发现振动是必要的,因为外部扩散不会限制诸如活性炭的材料内部扩散非常缓慢。菲的水相扩散率为5.8×10 -6 cm 2 / s,这比测量的粒子内扩散率大至少四个数量级。在不同的时间间隔(即1,3,5,8,15,35,53,76,102天)进行测量。

  图1:活性炭吸附菲等温线(qe:每单位质量固体吸附的溶质质量,Ce:平衡溶质浓度; FW:淡水; SW:盐水)。

  这次实验目的是比较淡水和盐水中活性炭去除菲的结果,因此不考虑来自水中其他有机化合物的竞争(使用3.72的表面/孔扩散流量比值,典型值为蒸馏水)。该通量比反映了与活性炭的内孔相比,目标化合物在活性炭颗粒的表面空隙中扩散的情况。当目标化合物在其他竞争化合物或天然有机物质的存在下被吸附时,将使用较低的值(例如0.4)。介绍了菲和活性炭在淡水和盐水合成溶液中的吸附等温线。两个等温线都是非线性的。Freundlich模型符合数据,但它不是盐水等温线的最佳模型。它用于目前的工作中,以便将结果与之前的研究进行比较,并且为了使用用于活性炭床模型的Freundlich常数。在图1中,盐浓度增加接近水溶性的菲的吸附(在Ce =180μg/ L时,qe从1.9E + 8增加到2.2E + 8; + 15%),但是这种增加随着菲浓度的降低而降低。在菲浓度约10μg/ L以下时,当溶液中存在盐时,吸附减少(qe从6.0E + 7降至5.4E + 7; - 10%)。对于淡水实验,Vo计算的中孔体积的47%被测量为470-490cm3 / kg 。基于Freundlich模型,Kfr表示为每孔活性炭孔体积的菲吸附量等于52%。

  图2:活性炭样品吸附菲的时间。两个不同的粒子直径记录(活性炭:2毫米,活性炭:0.25-0.06毫米)。

  在这项工作中使用的活性炭样品的孔隙体积。因此,不可能确定观察到的低吸附能力的原因是活性炭样品的盐度和低浓度范围的组合还是低孔隙度。这两个解释似乎都不能解释这个10倍的差异。对于Vo增加的材料,非线性也增加。在目前的盐水解决方案研究中,与淡水结果相比,整体Vo增加但非线性降低。这表明虽然总体吸附由于疏水性增加而增加,但一些吸附位点(孔内)由于盐的存在而被消除。图2显示了通过颗粒活性炭床吸附菲的模拟结果。所测试的两个变量是(a)水溶液中存在改变Freundlich吸附常数的盐和(b)最初的菲浓度。在菲的初始浓度接近溶解度(例如1 mg / L)时,盐水溶液(1900 d)完全穿透的时间几乎是淡水的两倍。随着初始浓度降低,淡水和盐水突破之间的差异也减小。在相对于溶解度初始浓度值(例如1μg/ L)低的情况下,盐水溶液中的突破早于FW溶液中观察到。盐水解决方案(1900 d)完成突破的时间几乎是FW(1100 d)的两倍。随着初始浓度降低,淡水和盐水突破之间的差异也减小。在相对于溶解度初始浓度值(例如1μg/ L)低的情况下,SW溶液中的突破早于FW溶液中观察到。SW解决方案完成突破的时间几乎是FW的两倍。随着初始浓度降低,FW和SW突破之间的差异也减小。在相对于溶解度初始浓度值(例如1μg/ L)低的情况下,SW溶液中的突破早于FW溶液中观察到。

  使用活性炭去除水溶液中的菲,本工作最重要的结论如下:1、在相对于菲溶解度浓度(200-50μg/ L)高的情况下,盐水增加活性炭吸附量。2、相对于菲溶解度浓度(3-10μg/ L),相对于淡水,活性炭吸附减少且吸附吸收低于盐水。模拟菲流过颗粒活性炭床的结果与吸附动力学结果非常吻合。当菲在低相对浓度(<10μg/ L)存在时,活性炭从盐水中除去菲的效率低于淡水溶液。

文章标签:椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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