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活性炭去除污水中的4-氯酚

发布时间: 2021-11-29  点击次数: 31次

  活性炭去除污水中的4-氯酚,由于其各种工业应用,氯酚和其他酚基化合物已经代表了一些最危险和持久的有机污染物。由于显而易见的原因,从污染区域和水源中去除氯酚和前体酚重要。除去它们的很多方法已经被研究,其中包括与微生物生物处理和酶,和经由使用有机膨润土吸附、沸石、飞灰、和活性炭。另外,各种催化方法已经被使用,例如那些涉及光催化降解和电化学氧化。

  由于活性炭具有高比表面积和独特的化学性质,包括表面官能团的极性和性质,因此已被证明是许多类型的无机和有机化合物的非常有效的吸附剂。这些碳的表面化学性质和被吸附物的化学特性,如极性,离子性质,官能团和溶解度,决定了吸附机理的性质以及吸附的程度和强度。而且,活性炭的多孔结构由相互连接的大孔,中孔和微孔的网络组成,这为有机分子的吸附提供了良好的能力。因此,预期各种机制和力量,例如离子交换,共价键合,范德华力,H结合,偶偶极相互作用。虽然有很多优点,但是活性炭的生产和再生是非常昂贵的,更高的等级意味着更高的成本。在试图找到替代,更经济,技术许多研究者已经探索了使用其它吸附剂,都有不同程度的成功。可替代地从廉价和丰富的原料制得的活性炭被证明是合理的,非常有效的。来自农业来源的活性炭(通常是农业废物)可以通过物理活化(包括初级碳化(低于700℃),然后在高温下(高达1100℃)的氧化气体的作用下的受控气化)前体与限制焦油形成的化学物质(例如硝酸,磷酸,过氧化氢等)混合的活化)。捏合后,将前体碳化并洗涤以产生最终的活性炭。掺入到前体颗粒内部的化学物质与热分解产物反应,减少挥发物的析出并抑制颗粒的收缩。这增加了前体向碳的转化并产生具有大的内部孔隙度的碳。热处理后,通过充分洗涤除去化学品。

活性炭去除污水中的4-氯酚

  下面我们来做活性炭去除污水中的4-氯酚的测试,首先我们制备五种不同的活性炭分别进行测试。

  pH对2:1活性炭吸附苯酚的影响

  大部分关于活性炭吸附芳香族化合物的研究并不能完全解释这些化合物被吸附的机理。这归因于许多变量参与吸附过程,例如芳香族化合物的溶解度,官能团在吸附剂上的电离状态,静电相互作用,分散和化学相互作用以及两者的固有性质溶质和吸附剂。在pH5.5-10.5的范围内研究2:1活性炭上4-氯酚的吸附,结果如图1所示。按照材料和方法部分前面概述的程序,发现2:1 活性炭的零电荷点(pH PZC)为7.2。图1显示活性炭上4-氯酚的吸收在pH 5.5时达到值,随着溶液pH值的增加而降低。4-氯酚摄取的减少在pH> 7.5时更显着。这是由于4-氯酚电离对溶液pH的依赖性和中孔碳的零电荷点以及4-氯酚和活性炭之间的静电和分散相互作用。

  液pH还通过其pKa控制电解质的分解或离子化。因此,酸性电解质将在pH> pKa下解离。因此,溶液的pH值控制着对吸附过程的吸附和吸附 - 吸附的静电相互作用,这对吸附过程具有深远的影响。因此,取代苯酚在活性炭上的吸附取决于溶液的pH值。“对于4-氯酚,随着pH值的增加,氯酚盐离解物种的pKa为9.43的4-氯酚的相对量增加。在pH 5.5时,4-氯酚摄取是的,因为4-氯酚没有解离,并且分散相互作用占优势。但是,在碱性pH下,特别是在pH> pHPZC时。

  在2:1活性炭上4-氯酚吸附的动力学

活性炭去除4-氯酚

  在pH下用2:1活性炭的100ppm4-氯酚溶液研究在制备的活性炭上4-氯酚的吸附动力学; 即 5.5,并且在不同的温度下。4-氯酚吸收随时间变化的结果如图2所示。

  从图中可以明显看出2:1活性炭上4-氯酚的吸收很快; 超过85%的摄取发生在头40分钟。40分钟后吸附过程平稳,变得更慢,接近平衡。在这两个吸收阶段之间,发现吸附速率几乎是恒定的。这可以从以下事实来解释:在个40分钟内,有大量的空缺表面可用于吸附。因此,吸收迅速增加。在40分钟之后,由于固体相和本体相上的溶质分子之间的排斥力,剩余的空位表面位置被立体地和静电地阻碍。所以,进展缓慢。

  活性炭已经被证明对所研究的污染物即4-氯苯酚是有效的吸附剂。发现制备的活性炭上的吸附过程与pH有关; 它通过增加pH值而降低。对所制备的活性炭的动力学研究表明,Elovich方程可以合适地描述制备的活性炭的吸附动力学过程,其遵循伪二级动力学,涉及膜,孔隙和表面扩散以及孔隙上的吸附表面。平衡研究表明,Langmuir等温线模型地描述了在制备的活性炭上4-氯酚的吸附。所确定的热力学性质,表明4-氯酚在制备的活性炭上的吸附过程的自发和吸热性质。

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