活性炭國家專(zhuān)精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　活性炭吸附芳香族有機化合物

　　在眾多此類(lèi)物質(zhì)中，芳香族有機化合物構成了重要的一類(lèi)。在環(huán)境污染物中，最著(zhù)名的無(wú)疑是酚類(lèi)及其衍生物、染料等。由于這些化合物分子的有趣結構，它們表現出許多重要的特性，因此它們表現出一些重要的特性，導致它們被廣泛應用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。本期對選定的芳香族有機化合物在活性炭上的吸附進(jìn)行了部分測試與分析。

　　活性炭的吸附過(guò)程一直是消除有毒化合物的簡(jiǎn)單且環(huán)境中性的技術(shù)。由于工業(yè)的集約化發(fā)展，世界許多國家的有毒物質(zhì)，包括芳香族有機化合物的排放量顯著(zhù)增加。當前的自然環(huán)境狀況促使科學(xué)家不斷致力于提高吸附方法的有效性。眾所周知，許多因素影響氣/固和液/固系統中污染物的去除效率。最重要的無(wú)疑包括吸附劑的表面電荷、結構和結構參數、吸附物的結構和疏水性以及吸附過(guò)程的條件，例如溫度]，pH、混合速度、吸附劑質(zhì)量與溶液體積的比率或競爭物質(zhì)的存在�？紤]到吸附吸收和速率，這些因素會(huì )影響吸附效果。對于許多不同的系統，吸附過(guò)程的平衡得到了很好的描述。然而，吸附動(dòng)力學(xué)仍需要廣泛研究，特別是系統特性和吸附過(guò)程傳導的影響需要進(jìn)一步分析。

　　活性炭的吸附特性

　　選擇兩種活性炭作為吸附劑。上述材料的結構特性是根據氮氣吸附/解吸測量來(lái)估計的。兩種碳均具有較大的比表面積和較大的孔容，微孔含量約為40-46%。此外，還使用透射和掃描電子顯微鏡檢查了結構和形態(tài)特性。此外，還通過(guò)電位滴定法研究了酸堿性質(zhì)，酸堿特性是根據電位滴定測量確定的，從而能夠確定零電荷點(diǎn)pHPZC。。使用透射電子顯微鏡來(lái)確定測試的碳材料的結構特性。圖1顯示了活性炭1(圖1a、b)和活性炭2(圖1c、d)活性炭的TEM顯微照片�？梢钥闯�，這些材料的特點(diǎn)是高度發(fā)達且無(wú)序的多孔結構，主要由緊密纏繞的單層碳組成。

　　圖1：活性炭1(a,b)和活性炭2(c,d)活性炭的TEM顯微照片。

　　吸附平衡和動(dòng)力學(xué)

　　研究了多種因素(pH、接觸時(shí)間、伴生物質(zhì)的存在、吸附物濃度以及吸附劑顆粒的質(zhì)量和尺寸)對所選有機化合物吸附平衡和動(dòng)力學(xué)的影響。使用廣義朗繆爾(GL)等溫方程分析平衡數據。使用一階(FOE)、二階(SOE)、混合1,2階(MOE)、類(lèi)分形FOE(f-FOE)、類(lèi)分形SOE(f-SOE)分析吸附動(dòng)力學(xué)數據、類(lèi)分形MOE(f-MOE)和多指數(m-exp)動(dòng)力學(xué)方程。

　　圖2：吸附概要。

　　影響吸附的因素

　　有幾個(gè)因素影響芳香族有機化合物在活性炭上的吸附：

　　表面積：活性炭的高表面積為吸附提供了充足的位點(diǎn)，從而提高了其效率。

　　孔徑分布：活性炭的孔徑分布影響不同芳香族化合物的吸附能力。中孔和微孔對于吸附芳香族分子特別有效。

　　化學(xué)性質(zhì)：活性炭的表面化學(xué)，包括其官能團和表面電荷，影響對芳香族化合物的吸附行為。

　　芳香族化合物的濃度和性質(zhì)：溶液中芳香族化合物的濃度和分子結構影響吸附動(dòng)力學(xué)和平衡。

　　伴隨物質(zhì)存在的影響

　　影響吸附過(guò)程的下一個(gè)因素是競爭物質(zhì)的存在。一般來(lái)說(shuō)，由于實(shí)驗系統中存在共吸附物，所討論的過(guò)程的速率降低，這是溶液組分競爭吸附的結果。還應該補充的是，在多組分系統的情況下，較小的吸附物顆粒將更有效地擴散到吸附劑內表面。在本研究中，研究了伴隨物質(zhì)的存在對活性炭上亞甲基藍(MB)系統中2-、3-和4-硝基苯酚(2-、3-和4-NF) 吸附的影響。在共吸附物存在下所選有機化合物在活性炭活性炭上的吸附等溫線(xiàn)(a)和吸附動(dòng)力學(xué)的比較，其濃度隨時(shí)間的變化曲線(xiàn)(b)呈現出來(lái)，相對吸附隨時(shí)間的變化(c)和線(xiàn)性Bangham坐標(d)。

　　活性炭吸附芳香族有機化合物，我們?yōu)榱颂峁┯嘘P(guān)吸附機理的詳細而全面的信息，確定了多種因素對從水溶液中去除有機污染物的過(guò)程效率的影響。研究了活性炭上2-、3-和4-硝基苯酚的吸附量對接觸時(shí)間和吸附劑顆粒尺寸的依賴(lài)性。此外，還評估了吸附劑質(zhì)量與吸附物量之比對活性炭上鄰位、間位和對位取代的苯酚及其硝基單衍生物吸附動(dòng)力學(xué)的影響。此外，還檢查了競爭物質(zhì)的存在對亞甲基藍、2-硝基苯酚、3-硝基苯酚和4-硝基苯酚在活性炭上的吸附吸收和速率的影響。所使用的研究方法能夠嚴格控制吸附系統的溫度以及搖動(dòng)和混合的速度。此外，使用大量吸附動(dòng)力學(xué)和平衡方程和模型對吸附值和速率數據進(jìn)行詳細處理，能夠精確確定測試實(shí)驗系統中的吸附機制。芳香族有機化合物在活性炭上的吸附是一個(gè)復雜而有效的過(guò)程，由碳表面和芳香族分子之間的物理相互作用驅動(dòng)。了解影響吸附行為的因素對于優(yōu)化活性炭吸附劑的設計和應用至關(guān)重要。

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