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活性炭吸附镧系元素

发布时间: 2021-11-29  点击次数: 28次

  活性炭怎么用选择性吸附镧系元素(La,Ce,Pr,Nd,Eu,Gd和Lu) ,在商业产品中对镧系元素的需求增加导致含镧系元素的生产增加,这增加了来自各种商业产品和来自生产废物/废水的镧系元素暴露在环境中,可对人与动植物产生一定的危害。不过好消息是活性炭可以吸附镧系元素从而达到去除污染的地步,下面我们来看看什么样的活性炭可以去除镧系元素污染。在研究了活性炭对镧系元素吸附的亲和力,能力和动力学,以及活性炭的可再生性。从酸性侧向碱性方面,为了保持活性炭对镧系元素的突出亲和力需要对活性炭进行改性处理,这使得能够使用pH可能波动的环境中获得更好的去除效。

活性炭选择性吸附镧系元素

  在工业上,镧系元素通常在酸性溶液中加工和处理,因此,我们从酸性溶液中研究这些吸附剂(活性炭)开始,以解决由这些工艺流产生的任何流出物(或废物)。在酸性硝酸盐和氯化物系统中,酚和羧酸和活性炭中的两种主要配体,在酸溶液中完全质子化,导致几乎没有亲和力( ķ ð〜0)活性炭的所有镧系元素。作为酸溶液中较弱的配体,1-羟基-2-吡啶酮和丙酰胺膦酸配体也可能受溶液中竞争性阴离子的影响。这表明硝酸盐与较轻的镧系元素(La至Gd)形成比较重的镧系元素如Lu 更强的配合物,并且不太适合与二氧化硅载体结合。结果,镧系元素的K d沿着镧系元素增加,并且与Lu形成,Lu与硝酸盐形成最弱的络合物。氯化物体系也是如此,但是由于氯离子比硝酸盐弱得多,因此镧系元素配比较弱。

  所有吸附剂(二氧化硅载体和活性炭)对所有镧系元素都提供较大的K d值(> 50,000),表明它们在天然水中捕获镧系元素是非常突出的。请注意,在过滤水中测量天然水中的K d。当河水未被过滤时,经常存在于河水中的腐殖质容易与二氧化硅载体结合,并可能导致结垢。结果,活性炭将变得不太有效的金属粘合剂。另一方面,即使在蛋白质丰富的样品中也未观察到活性炭的污染。简而言之,活性炭对二氧化硅载体的在于在一些污染严重的高有机含量天然水域中的酸性物流(如工业废水,核废料和矿井水域)等挑战性基质,以及在高碳酸盐溶液(如透析液)中。我们进一步探索活性炭的性质,包括吸附动力学和容量在有挑战性的基质中。

活性炭吸附镧系元素

  活性炭对镧系元素的吸附动力

  活性炭快速吸附动力学对于在大规模水处理和吸附剂中部署吸附剂材料是非常有益的。图中显示了在活性炭上测量的透析液中Gd的吸附动力学。即使在含有高浓度氯化物,碳酸盐,葡萄糖和乳酸盐的透析液中,通过活性炭在100分钟内除去超过95%的100ppb Gd(和10分钟后99%)。快速动力学与先前在活性炭的无碳酸盐基质中报道的钚相似。这种快速吸附速率归功于活性炭的孔隙结构和合适的孔径,这允许容易地将Gd(可能以Gd-碳酸盐复合物形式存在)到孔内的结合位点。4至24小时的接触,吸附程度保持稳定。

  上面了解了活性炭对镧系元素结合能力,这可能导致与镧系元素管理策略相关的各种应用,从降低其环境暴露水平,监测到治疗急性镧系元素中毒。改性后的活性炭不仅可以在酸性流中(其最初设计用于操作)除去镧系元素,而且在由络合的阴离子(例如天然水)组成的碱性溶液中也非常有效。这允许在pH可能波动的系统(例如化学过程和采矿废水)中灵活使用材料。改性后的活性炭沿着镧系元素具有不同的亲和力,因此它们可用于色谱镧系分离(例如 用于收集有价值的镧系元素或在分析装置之前进行预浓缩)。几种活性炭原材料也是再生吸附剂的理想选择,因为它们对透析液中的镧系元素具有高亲和力,同时允许使用酸洗再生材料。

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