活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學研合作

　　由于經(jīng)常在水資源中檢測到廣泛用于控制雜草的低成本2,4-二氯苯乙酸(2,4-D)。本研究的主要目的是評估使用酸改性的活性炭從水中去除2,4-二氯苯乙酸，確定其去除效率和評估吸附動力學的可行性。以實驗室方法進行。不同pH(3-9)，接觸時間(3-90min)，吸附劑量(0.1-0.4g)和2,4-二氯苯乙酸初始濃度(0.5-3ppm)對2,4-D的影響研究了顆粒活性炭的去除效率。基于本研究獲得的數(shù)據(jù)，pH為3，接觸時間為60分鐘是2,4-D去除的最佳選擇。2,4-D還原速率通過加入吸附劑迅速增加，2,4-二氯苯乙酸初始濃度降低(63%)。通過降低pH和增加接觸時間，2,4-D還原的百分比顯著增強。2,4-D對粒狀活性炭的吸附符合Langmuir和Freundlich模型，但最適合II型Langmuir模型(R 2 = 0.999)。二級動力學對于用R 2  > 0.99的改性顆粒活性炭吸附2,4-D是最好的。回歸分析顯示，該過程中的所有變量均具有統(tǒng)計學意義(p <0.001)。

　　活性炭被認為是由于其多孔結構和大的比表面積，高去除效率和大規(guī)模使用的可行性而在水性環(huán)境中除去有機污染物的有效吸附劑。然而，使用吸附過程的局限性之一是將污染物從一種介質(zhì)轉(zhuǎn)移到另一種介質(zhì)。因此，應該開發(fā)另一種方法來消除吸附劑的污染。許多研究表明，天然和合成有機物在水資源中的存在可以顯著降低活性炭的吸附能力。因此，水質(zhì)影響活性炭的其去除效率。此外，解吸是設計吸附過程以去除污染物時的重要現(xiàn)象。

　　活性炭的吸附過程的去除效率主要受各種因素的影響，包括pH，接觸時間和污染物的初始濃度。研究表明，活性炭是2,4-D和去除的可靠吸附劑，擬二次吸附動力學良好。根據(jù)Langmuir和Ferundlich等溫線模型，2,4-D的最大吸附能力為182.82mg / g吸附劑。使用活性炭的水性環(huán)境中的2,4-D吸附動力學緊隨Ferundlich和Kolbe-Corrigan模型。另外，最大吸附率; 即在45℃下pH = 2時獲得518mg / g活性炭。

　　pH和接觸時間對改性活性炭對2,4-D吸附速率的影響

　　pH值對改性活性炭2,4-D吸附速率的影響見圖 1。根據(jù)圖 1，在酸性范圍(pH = 3)下實現(xiàn)了改性顆粒活性炭(0.2825mg / g)的2,4-D最大吸附量和56.5%的降低。另一方面，在堿性pH值(pH = 9)下，除水劑在水相中的吸附能力下降(0.18mg / g)。根據(jù)回歸分析可以得出結論，pH和2,4-D吸附率之間存在顯著差異(p <0.001)。

　　如圖2所示， 改性活性炭吸附2,4-D的速率隨著接觸時間的增加而增加(3-60分鐘)。60分鐘平衡時間后，其速率恒定(60-90分鐘)。回歸分析顯示，接觸時間與2,4-D吸附率有顯著性差異(p <0.001)。

　　吸附劑劑量和初始污染物濃度對改性活性炭對2,4-D吸附速率的影響

　　隨著活性炭用量的增加，2,4-D吸附率增加。根據(jù)圖 3，不同活性炭劑量的2,4-D還原率和吸附量分別在52.5〜63%和0.525〜0.1575mg / g的范圍內(nèi)。根據(jù)回歸分析可以得出結論，催化劑劑量與2,4-D吸附去除率之間存在顯著性差異(p <0.001)。

　　初始污染物濃度對2,4-D吸附速率的影響見表 1。吸附容量在0.085〜0.385mg / g的范圍內(nèi)。根據(jù)本研究獲得的數(shù)據(jù)，由于初始2,4-二氯苯乙酸濃度從0.5增加到3ppm，2,4-D吸附率由68降低到51.33%。回歸分析表明，初始2,4-二氯苯乙酸濃度與2,4-D吸附去除率有顯著性差異(p <0.001)。

　　通過酸改性活性炭的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像示于首圖呈現(xiàn)。

　　總之，通過改性活性炭吸附2,4-D的結果表明，液相中的2,4-D被固相有效和快速地保留。2,4-D吸附速率初始增加，達到相對較慢速率的平臺。2,4-D的吸附隨著2,4-D的初始濃度的降低而增加，吸附劑劑量的增加。因此，在pH = 3且接觸時間= 60分鐘時，水溶液中的2,4-D吸附相對較高。在最佳條件下，水溶液中2,4-D的還原率大于68%。根據(jù)本研究獲得的數(shù)據(jù)，使用改性活性炭的2,4-D濃度水平未超過飲用水標準限值。因此，改性活性炭可用作從水資源中去除2,4-D的有效且具有成本效益的方法。強烈推薦使用改性活性炭進行動態(tài)色譜柱檢測以去除2,4-D，以進行不同的條件下水質(zhì)的實驗。

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