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

　　多溴聯(lián)苯醚廣泛存在于沉積物中，尤其是五溴二苯醚配方中的同源物。由于它們對活性炭的強烈親和力，在活性炭修正的沉積物中多溴聯(lián)苯醚的生物利用度可能會降低。在這項研究中，我們首先測量自由溶解濃度，并評價活性炭，生物炭和木炭之間的差異。活性炭顯示出比生物炭或木炭更大的隔離能力。在與低的有機碳(OC)的含量(0.12%)，沉淀物1%修正率。活性炭、生物炭和木炭分別使6種多溴二苯醚降低了94.1-98.3%，47.5-78.0%和47.3-77.5%，而含OC量高的沉積物中封存更為有限(0.87%)。因此，重要的是要考慮基于活性炭的修復(fù)或緩解中活性炭和沉積物的類型和性質(zhì)。

　　多溴聯(lián)苯醚(PBDEs)是一組疏水性溴化阻燃劑，廣泛用于各種消費品，從汽車配件，塑料，紡織品，家具泡沫到電子設(shè)備，以防止火災(zāi)的蔓延。主要使用三種商業(yè)化的PBDEs配方，即五溴二苯醚，十八溴二苯醚和十溴二苯醚，其中五溴二苯醚由于其占主導(dǎo)地位的全球消費量和相對較高的生態(tài)毒性而受到更多關(guān)注。活性炭可以增強沉積物中HOCs的吸附或固定。活性炭吸附劑已被廣泛用于污染治理，以隔離床沉積物中的HOC并減少其對水柱的通量。然而，活性炭材料的起源和物理化學(xué)性質(zhì)(例如，表面積，微孔隙)差異很大，對它們的差異對隔離沉積物PBDEs的效果了解得比較少。

　　根據(jù)不同的原料，燃燒方法以及廣泛的可用性和應(yīng)用，選擇了三種不同的材料，包括活性炭，木炭和生物炭。活性炭。木炭來源于木質(zhì)素材料在400°C下的燃燒。生物炭樣品是通過原料在400℃下不完全燃燒而產(chǎn)生的。將所有活性炭材料在研缽中研磨，通過100目(0.149mm孔徑)，并在使用前在室溫下儲存。如上所述分析活性炭材料的OC含量。使用表面積分析儀，通過BET氮等溫線測定比表面積(SSA)和微孔率。活性炭，生物炭，木炭。

　　為了比較活性炭材料降低沉積物中不含多溴二苯醚的C的有效性，在用于纖維暴露之前，用活性炭，木炭或生物炭對JL和SD沉積物進行了修正。在沉淀物中加入100μg/ kg的每種多溴二苯醚同源物，并如上所述平衡7天，然后在0(未修正對照)，0.5，1.0，1.5，3.0和6.0下與活性炭，木炭或生物炭混合。基于沉積物干重的%。活性炭修正的沉積物在120rpm下混合7天以產(chǎn)生PBDE污染的沉積物樣品。將等份的經(jīng)修正的沉淀物(1.0g，干重)，一片1cm PDMS纖維和1.5mL水置于20mL玻璃小瓶中以測量C 自由度如上所述的PBDEs。混合7天后，回收PDMS纖維，提取并分析。

　　圖1：活性炭在混合條件下沉積物中PDMS纖維的吸收動力學(xué)。

　　隔離多溴聯(lián)苯醚中活性炭類型的差異

　　在平衡時，通過活性炭吸附或隔離PBDEs反映了它們在PDMS纖維(C PDMS)上檢測到的水平的變化。在JL沉積物中，隨著活性炭修正，C PDMS顯著下降，并且活性炭的類型之間的減少不同(圖2)。例如，當(dāng)用生物炭以0.5%修正JL沉積物時，C PDMS降低至未沉降沉積物中的水平的30.0-67.8%。木炭(29.7-63.5%)的效果與生物炭相似(圖2)。相比之下，活性炭修正沉積物中C PDMS的下降幅度更大(圖2))。例如，在含有0.5%活性炭的JL沉淀物中，對于不同的同源物，C PDMS降低至未改良處理的水平的1.8-8.1%。平均而言，添加1.0%的活性炭導(dǎo)致所選BDE同系物的C PDMS降低至對照水平的1.7-5.9%，這表明活性炭在沉積物中螯合PBDEs的能力遠遠高于其他黑碳材料。

　　圖2：水中沉積物中PDMS纖維上的BDE 47(A)，85(B)，99(C)，100(D)，153(E)和154(F)濃度用不同類型的活性炭的隔離效果。

　　在這項研究中，開發(fā)了一種方法用于測量沉積物中不含多溴二苯醚的C，該方法進一步用于比較不同活性炭材料通過降低C free來封存多溴聯(lián)苯醚的效率。該研究的結(jié)果表明，盡管不含多溴二苯醚的C通過活性炭修正而降低，但不同類型的活性炭之間的降低差異很大，活性炭顯示出比生物炭或木炭更高的效率。此外，可能由于其微孔的分布不同，活性炭優(yōu)先隔離低溴化溴化BDE，而生物炭或木炭顯示出選擇性吸附高溴化溴化二苯醚。減少C.免費由同一活性炭修正案還沉積物之間的差異很大，和更高的OC含量似乎抑制炭黑的效果。另一方面，活性炭的隔離能力可能由于老化效應(yīng)而改變，因為天然有機物質(zhì)或膠體可能競爭吸附位點或阻塞微孔。因此，在應(yīng)用于受污染沉積物的原位修復(fù)之前，需要進一步了解老化對活性炭多溴二苯醚和其他HOCs的隔離作用以及對活性炭類型的依賴性。

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