攪拌技術(shù)對(duì)活性炭吸附的影響

　　活性炭吸附過程是去除水中有機(jī)污染物*有效的方法之一。吸附設(shè)計(jì)相對(duì)靈活簡(jiǎn)單，成本低，操作再生方便，無(wú)或低代有毒物質(zhì)。由于活性炭具有較高的表面積、孔體積和孔徑分布，是目前吸附效率*高的有機(jī)污染物吸附劑。活性炭上有機(jī)化合物吸附的有效性取決于其孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)、物理化學(xué)性質(zhì)（分子量、溶解度、極性、官能組類型）、溶液化學(xué)性質(zhì)（離子強(qiáng)度、pH值)和溫度。這些因素對(duì)不同有機(jī)污染物的動(dòng)力學(xué)和吸附平衡有不同的影響。

　　吸附試驗(yàn)通常在含有固定體積吸附溶液（初始濃度不同）和已知質(zhì)量吸附劑的錐形瓶中進(jìn)行。然后搖動(dòng)樣品，直到達(dá)到平衡。然而，作者很少提供樣品混合的條件。混合對(duì)吸附的影響通常被忽視。只有少數(shù)研究過吸附和混合速度的影響。然而，據(jù)我們所知，不同混合技術(shù)對(duì)吸附的影響尚未被研究。

　　本內(nèi)容的目的是對(duì)活性炭上有機(jī)污染物吸附動(dòng)力學(xué)和吸附能力的不同攪拌技術(shù)及其影響。通過氣泡將樣品與實(shí)驗(yàn)室搖動(dòng)器、機(jī)械(槳式)攪拌器和磁性攪拌器混合。還檢查了攪拌速度的影響。4-氯酚(4-氯酚)-CP)作為目標(biāo)污染物，它對(duì)水生生物、植物和人類有毒，在飲用水中很常見。另外，對(duì)活性炭上4-氯苯酚的吸附也有很好的描述。介紹了4-氯酚吸附在各種改性和未改性活性炭上，以及4-氯酚吸附在影響活性炭上-CP其他吸附因素的影響，包括離子強(qiáng)度和pH 。

　　所需的實(shí)驗(yàn)材料和儀器

　　4-氯酚、活性炭、鹽酸、氫氟酸和HPLC級(jí)乙腈。顆?；钚蕴孔鳛槲絼?，使用前使用活性炭HCl和HF預(yù)處理濃酸除灰，用去離子水沖洗幾次。然后130吸附劑℃烘箱干燥至恒重，并在烘箱中進(jìn)一步研究。活性炭表面積(S BET)根據(jù)氮低溫吸附-解吸等溫線確定。在吸附研究中，通過空氣、氮?dú)?、?shí)驗(yàn)室搖床、機(jī)械攪拌器和磁攪拌器分別測(cè)試活性炭樣品。

　　吸附實(shí)驗(yàn)

　　吸附實(shí)驗(yàn)包含0.05μL4-CP溶液和0.025g在活性炭錐形瓶(或圓底燒瓶)中進(jìn)行動(dòng)力學(xué)研究。℃下進(jìn)行初始4-CP濃度為1.0mmol L -1.色譜測(cè)量4-CP的濃度。

　　分析方法

　　4-CP的濃度通過使用UV測(cè)量高效液相色譜。2.使用色譜分析.0×150mm，3μm柱進(jìn)行。色譜條件如下：流動(dòng)相 - 乙腈/水乙酸(50/50，v / v)調(diào)節(jié)至pH 3.0; 流速0.25mL min -1 ; 和分析波長(zhǎng)281nm。所有實(shí)驗(yàn)在相同條件下一式三份進(jìn)行，平均值用于進(jìn)一步計(jì)算。使用t檢驗(yàn)和/或ANOVA和Tukey檢驗(yàn)分析獲得的數(shù)據(jù)。用*低顯著性差異檢查任何一對(duì)治療方法之間的差異，顯著性水平為0.05。

　　混合技術(shù)的影響

　　研究混合技術(shù)4-CP實(shí)驗(yàn)室搖動(dòng)器、機(jī)械攪拌器和磁力攪拌器用于吸附的影響rpm攪拌附劑和溶液攪拌錐形瓶。結(jié)果如圖1所示 。實(shí)驗(yàn)室搖床、機(jī)械攪拌機(jī)和磁攪拌機(jī)的偽二次速率常數(shù)分別為0.597±0.013,0.701±0.005和0.691±0.015 g mmol -1 h -1。在統(tǒng)計(jì)學(xué)上，機(jī)械攪拌器和磁攪拌器之間的吸附速度差異并不明顯(p = 0.34)。在這兩種情況下，吸附比使用實(shí)驗(yàn)室搖床更快。實(shí)驗(yàn)室搖床與機(jī)械攪拌器、實(shí)驗(yàn)室搖床與磁攪拌器的差異具有統(tǒng)計(jì)顯著性(q e)觀察到相同的相關(guān)性，如下：1.359(實(shí)驗(yàn)室搖床).442和1.430(磁攪拌器)mmol·g -1。所有這些結(jié)果表明，混合技術(shù)在動(dòng)力學(xué)和吸附平衡中起著重要作用。比實(shí)驗(yàn)室振蕩器更好地觀察到機(jī)械攪拌器和磁攪拌器的結(jié)果。吸附速率和吸附容量的增加是攪拌棒或攪拌槳與活性炭物理接觸的結(jié)果。因此，吸附材料的尺寸減小，吸附位點(diǎn)更容易接近吸附分子吸附動(dòng)力學(xué)和活性炭粒徑的增加。

　　攪拌速度的影響

　　研究了混合速度對(duì)水溶液對(duì)4-氯酚吸附的影響。吸附劑量，初始4-CP濃度和溫度保持恒定。1000年使用機(jī)械攪拌器和磁性攪拌器rpm至500rpm研究速度。4.攪拌速率-CP吸附影響見圖2和表1。

　　可以看出，吸附速率受攪拌速度的影響很大 - 隨著攪拌速度的增加，吸附率顯著提高。攪拌速率從1000開始rpm增加到500rpm，k 2值分別從0.577增加到1.264g mmol -1 h -1(機(jī)械攪拌機(jī))和0.560-1.231g mmol -1 h -(磁攪拌器)。在相同的攪拌速度下，機(jī)械攪拌器和磁攪拌器之間的差異沒有統(tǒng)計(jì)意義(p > 0.05)。4-CP由于湍流液體擴(kuò)散到活性炭顆粒周圍的液體邊界層擴(kuò)散到活性炭顆粒周圍的液體邊界層的速率變高。隨著攪拌速度的增加，吸附劑顆粒的破碎程度可能會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。在這些研究中，試驗(yàn)前和試驗(yàn)后的吸附劑顆粒大小尚未確定，但在4歲-CP有證據(jù)可以檢查吸附動(dòng)力學(xué)活性炭小的影響。還描述了活性白土在堿性染料吸附上的增加[ 6 ]以及乙酸，吡蟲啉和4-氯苯酚在活性炭上。

　　表1中的數(shù)據(jù) 也說明攪拌速率不僅影響吸附動(dòng)力學(xué)，還影響4-CP去除水中的效率。吸附容量從1.385增加到1.520 mmol·g -1(機(jī)械攪拌機(jī))和從1.391增加到1.510 mmol·g -1(磁攪拌器)從100增加到500rpm。觀察到從20.06 4-CP吸附容量增加至23.04毫克-1攪拌速度從300到600轉(zhuǎn)。然而，一些作者報(bào)告說，只有一定的限度才能提高攪拌速度，超過這種吸附容量沒有顯著增加吸附增加。在某些情況下，觀察到吸附容量在更高混合速率較高。正如作者所提出的，這是因?yàn)槲椒肿雍臀絼╊w粒的動(dòng)能在非常高的攪拌速度下增加到足以相互碰撞，導(dǎo)致分離松散的吸附分子。

　　本文闡述了不同攪拌技術(shù)對(duì)顆粒活性炭吸附4-氯酚的影響。研究了燒瓶類型的影響，包括實(shí)驗(yàn)室搖床、機(jī)械攪拌機(jī)、磁性攪拌機(jī)和混合氣泡（空氣或氮?dú)猓┑臄嚢铏C(jī)類型。它還測(cè)試了混合速度對(duì)活性炭上4-氯酚吸附的影響。