活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　目前的研究主要集中在减少可吸附有机卤素(AOX)来源，而对环境中AOX监测和管理的研究很少。水中的有机污染物主要由沉积物固定。因此，在本文中，活性炭被用来模拟沉积物对AOX的吸附。还研究了AOX挥发和降解以排除它们对吸附的影响。与氯苯和氯酚相比，小分子氯化物更容易挥发和降解。还研究了漂白废水中活性炭对AOX的吸附，并阐明了AOX去除的最佳条件。

　　来自纸浆和造纸工业的有机污染物主要归因于漂白过程。在传统的氯化-碱处理-次氯酸盐漂白过程中，通过次氯酸盐漂白和氯化反应产生大量有机氯化物。基于传统漂白方式污染正成为一个日益严重的环境问题。因此，低污染，高效率的漂白技术，如无元素氯和总氯漂白，是减轻此问题的最佳方式。在无元素氯漂白过程中，可吸附有机卤素(AOX)的形成已大大减少。这些化合物的主要成分被定性为持久性有机污染物(POPs)。因此，与持久性有机污染物类似，AOX具有生物累积性，高毒性，半挥发性，显示长距离迁移率并形成持久/长期残留物。漂白废水排放的增加有助于环境中总AOX形成的积累。这增加了对环境的污染导致了排放的限定。

　　吸附是在有机污染物处理中的最广泛使用的方法。该方法具有去除效率高，净化彻底，能耗低，技术成熟，易于推广等优点。还取得了良好的环境和经济效益。由于其比表面积大，并且朝向有机物和金属离子的吸附能力强，活性炭适用于各种应用，包括水净化。阴离子有毒污染物刚果红被活性炭吸附。这导致生产高效低成本的大容量材料，以去除阴离子可电离的有机污染物。

　　这期内容的目的是研究有机氯化物在使用活性炭的漂白废水中的吸附效果。研究了活性炭粒径，pH，温度，用量和时间对吸附容量的影响。最后，通过分析具有和不具有吸附的漂白流出物的化学组成。该结果为环境中AOX的分析和处理提供了资料信息。

　　活性炭粒径对吸附容量的影响

　　在自然环境中，水中的污染物固定在沉积物中。活性炭在沉积物中表现出最强的吸附能力。因此，使用活性炭作为吸附材料研究了沉积物对AOXs总量的吸附。我们使用48-550μm范围内的活性炭颗粒来研究活性炭颗粒尺寸对吸附容量的影响。所有其他实验条件(时间，pH，温度，活性炭剂量)保持恒定。图1显示当粒径增加至小于62μm时，AOX含量从3.85mg g-1增加至4.10mg g-1(增加6.49%)。随后，随着颗粒尺寸进一步增加(大于62μm)，AOX含量随着颗粒尺寸的增加而降低，直到其在大于500μm的尺寸下变得稳定。这归因于当粒径较小时更多的微孔结构被暴露，从而导致AOX在离心过程中解吸到溶液中。这一趋势表明活性炭吸附量最大(4.10 mg g-1实现了粒径为62μm的颗粒。此外，较小的活性炭颗粒不易再循环，并且在再生过程中表现出大的损失。因此，我们得出结论，实现最大AOX去除效率的最佳粒径为62μm。

　　时间对吸附能力的影响

　　吸附时间的研究主要包括平衡吸附时间的确定。为了研究吸附时间对AOXs去除总量的影响，在30-150分钟的时间范围内进行吸附实验。

　　图2说明吸附过程可分为三个阶段，快速吸附阶段，慢吸附阶段和吸附饱和阶段。在第一阶段，AOX迅速吸附在活性炭上，吸附容量在60分钟内从0增加到2.76 mg g-1。这是由于在活性炭表面上存在大量活性吸附位点。在第二阶段，在60分钟和120分钟之间，吸附容量从2.76mg g-1增加到3.39mg g-1(增加22.83%)。当活化的表面活性位点被AOX占据时，化合物开始从外表面扩散到吸附剂中，从而影响吸附剂的效果。这导致吸附速率降低。因此，在120分钟后，表面活性位点完全被AOX占据。在此阶段，表面和内部吸附都几乎饱和，吸附达到平衡。因此我们得出结论，最佳吸附时间为120分钟。

　　pH对吸附容量的影响

　　活性炭对有机物的吸附涉及复杂的反应过程。该反应不仅在吸附过程中具有简单的物理作用，而且通常还受静电，化学和络合作用的影响。pH影响存在于活性炭表面上的基团并改变表面基团的电荷，从而影响吸附过程。因此，活性炭的吸附能力在不同的pH值下表现出不同的效率。因此，吸附实验在2.1-7.5范围内的不同pH值下进行。通过H2 SO4调节溶液的pH和NaOH。

　　图3显示吸附容量随着pH的降低而增加，直到在pH 2.5下观察到最大吸附容量(3.2mg g-1)。然而，该值随着pH的进一步降低而降低。在pH 2和1时，吸附容量分别为2.95mg g-1和3.16mg g-1。事实上，活性炭对有机污染物的吸附作用通常随着pH值的增加而降低，因此有机污染物在pH值大于8.0时不易吸附。在酸性条件下，活性炭表面上的酸性基团如羧基和酚羟基的电离被抑制。因此，保持电中性状态有利于非极性有机物和酚的吸附。随着pH的降低，吸附效果得到改善。然而，在pH值小于2.5时，吸附容量降低。发生这种情况是因为吸附物的溶解度受溶液pH的影响。因此，在强酸性条件下有机氯化物的溶解度增加，使得活性炭的吸附变得困难。因此，我们得出结论，达到最大AOX去除效率的最佳pH值为2.5。

　　活性炭用量对吸附容量的影响

　　吸附实验在0.25-2.75gl -1范围内的不同活性炭剂量下进行。

　　图4显示活性炭吸附过程分为两个阶段。当活性炭用量小于1.75gl -1时发生快速生长阶段，其吸附容量从13.25mg g-1增加到37.10mg g-1。这些结果可归因于不饱和吸附位点，表面积和扩散长度的增加。当剂量大于1.75l-1时发生逐渐阶段。在此阶段，吸附仅从37.10 mg g-1增加到39.75 mg g-1，表明已接近均衡。这是因为大多数AOX吸附在活性炭的表面上。因此，表面上的活性位点被占据并且进一步吸附被抑制。因此，我们得出结论，实现最大AOX去除效率的最佳活性炭剂量为1.75gl-1。

　　活性炭用于模拟沉积物对有机卤素的吸附。研究了活性炭在各种条件下对有机卤素吸附的影响。与氯苯和氯酚相比，小分子氯化物更容易挥发和降解。研究了漂白废水中活性炭对有机卤素的吸附，结果表明，活性炭对有机卤素具有良好的吸附能力。

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