活性炭吸附廢水中的新污染物

　　我們研究了許多由生物質(zhì)制成的活性炭作為水中新興污染物的吸附劑的應(yīng)用。本研究首先確定了水流中常見(jiàn)的不同類(lèi)型的新興污染物，描述了合成活性炭的生物質(zhì)來(lái)源，并描述了吸附劑的特性。

　　新出現(xiàn)的污染物

　　由于我們社會(huì)新的消費(fèi)習(xí)慣和新技術(shù)的發(fā)展，新興污染物是在低濃度廢水中發(fā)現(xiàn)的化合物。這些化合物的排放限制合物的危害性，這些化合物的排放限制不完善，導(dǎo)致環(huán)境污染?；衔锉灰暈樾屡d污染物，包括許多不同的物質(zhì)，如個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品(PPCPs)，食品添加劑、增塑劑和殺蟲(chóng)劑。一些污染物的低濃度通常是ng·L -1至μg·L -在1的范圍內(nèi)，由于一般水處理廠(chǎng)沒(méi)有設(shè)計(jì)用于處理如此低濃度的污染物，因此很難在常規(guī)水處理廠(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)和清除。這種新型污染物只有通過(guò)開(kāi)發(fā)和更多可用的新的、更準(zhǔn)確的分析技術(shù)，如液相色譜和質(zhì)譜，才能檢測(cè)出來(lái)。對(duì)于未來(lái)廢水中這些化合物的允許濃度和嚴(yán)格的排放指標(biāo)，有必要對(duì)新興污染物的去除進(jìn)行研究。

　　生物質(zhì)原料制成活性炭

　　碳水化合物、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等生物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化為不同產(chǎn)品的生物燃料和生物煉制概念。生物質(zhì)涵蓋所有形式的有機(jī)物，包括生物和廢物形式的植物和動(dòng)物廢物。可分為兩種廢物或特殊能源作物。生物質(zhì)廢物包括農(nóng)業(yè)和森林殘留物、城市固體廢物、食品加工廢物和動(dòng)物糞便。作為一種重要的生物能源，從這些廢物中獲得的價(jià)值不容忽視。如果有效利用，生物質(zhì)廢物可用作合成高價(jià)值固體產(chǎn)品和/或化學(xué)品的原料，減少不可再生化石燃料來(lái)源的能耗。此外，使用固體廢物還可以節(jié)省垃圾填埋空間，提高生物質(zhì)資源的價(jià)值。圖1中總結(jié)了不同類(lèi)型的生物質(zhì)原料，并在下面簡(jiǎn)要描述。

　　不同類(lèi)型的生物質(zhì)原料。

　　生產(chǎn)活性炭的方法

　　一般來(lái)說(shuō)，活性炭吸附劑可以由任何具有高比例碳的前體制成。因此，生物質(zhì)材料是活性炭吸附劑的理想前體。在這項(xiàng)研究中，生物質(zhì)在熱處理后得到生物炭，生物炭在活化步驟后得到活性炭。橄欖核等常見(jiàn)的生物質(zhì)材料。圖2顯示了生物質(zhì)活性炭的制造方法。生物炭通常在碳化時(shí)制備，而活性炭需要使用物理和化學(xué)活化產(chǎn)生更加發(fā)達(dá)的孔隙。合成活性炭的孔隙率、表面化學(xué)和產(chǎn)量高度依賴(lài)于合成中使用的初始生物質(zhì)組成和操作條件。

　　生物質(zhì)活性炭制造。

　　新興物污染物在生物質(zhì)制成的活性炭上吸附

　　由于水凈化中特別關(guān)注新污染物的去除，表1總結(jié)了活性炭作為吸附劑（包括生物質(zhì)前體和活化劑）的一些特征參數(shù)，以及活性炭吸附研究中使用的溫度pH以及吸附能力，數(shù)據(jù)可以從以前研究過(guò)的項(xiàng)目中獲得。

　　由于這些吸附劑的多樣性、污染物分子的化學(xué)性質(zhì)和吸附條件，很難建立活性炭吸附新興污染物的一般關(guān)系。然而，通常認(rèn)為吸附是通過(guò)有時(shí)可以同時(shí)發(fā)生的不同機(jī)制進(jìn)行的，包括：（1）活性炭石墨烯層π電子和吸附物的芳環(huán)π電子之間的分散和相互作用；（2）供體-受體的相互作用涉及氧表面基團(tuán)（如基礎(chǔ)）和受體有機(jī)污染物的芳香環(huán)；（3）吸附劑-吸附靜電相互作用和氫鍵。一般吸附機(jī)制雖然難以建立，但可以假設(shè)一些一般陳述：(a)吸附機(jī)理復(fù)雜，涉及靜電與吸附劑-吸附劑分散相互作用；(b)該過(guò)程由許多不同的因素決定，包括吸附溶解度、吸附劑和吸附疏水性π-π相互作用的強(qiáng)度；(c)π-π相互作用的強(qiáng)度取決于活性炭芳環(huán)的吸附特性和官能，后者可通過(guò)不同類(lèi)型的處理進(jìn)行改性;(d)溶液的pH由于影響活性炭的表面電荷和吸附物的電離和形態(tài)，因此值在吸附機(jī)理中起著至關(guān)重要的作用。。

　　以生物質(zhì)廢物為合成活性炭原料的優(yōu)點(diǎn)，即：(i)廢物重新評(píng)估；(ii)*終碳的成本較低，因?yàn)榍绑w可以以低成本或非成本廣泛獲得；(iii)碳來(lái)自可再生資源；(iv)碳燃燒不會(huì)增加大氣中的生物質(zhì)來(lái)源CO2積累。

　　水中的新興污染物很可能成為未來(lái)幾年的問(wèn)題。因此，尋求新技術(shù)或開(kāi)發(fā)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)確保安全和持續(xù)供水至關(guān)重要。此外，由于資源和能源短缺，這些過(guò)程和技術(shù)必須具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持續(xù)性。在此背景下，目前的綜述強(qiáng)調(diào)，生物質(zhì)廢物作為活性炭制造的前體材料，對(duì)新興污染的吸附潛力很大。但主要研究的目的是更多地應(yīng)用活性炭。