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                          活性炭與納米催化劑降解四聚乙醛
                          文章作者:韩研网络部 更新时间:2019-8-20 16:18:42

                            四聚乙醛是一種有機化合物,用來處理農作物上的蝸牛和其他軟體動物,並廣泛用于農業。發現的問題是測驗人員在處理過的飲用水中發現了痕量的四聚乙醛,其濃度高于標准水平,所以通過涉及氯或臭氧的其他過程從水中去除四聚乙醛的常規處理是無效的,需要新的方法。本期內容我們研究了幾種材料的效率:粉末活性炭和摻雜納米二氧化钛的活性炭催化劑,不同濃度的碳通過吸附和水溶液去除四聚乙醛。

                            活性炭的規格和納米催化劑的合成

                            在實驗中使用的活性炭是木質粉末活性炭。其他三種材料是活性炭摻雜二氧化钛納米催化劑,材料一由十六烷基三甲基溴化铵改性的碳摻雜二氧化钛納米催化劑,含1.5%碳,98.5%二氧化钛,材料二含40%活性炭,60%二氧化钛,材料三含80%活性炭,20%二氧化钛。合成步驟如下:將丁醇钛和異丙醇一起加入並攪拌0.5小時,並將十六烷基三甲基溴化铵加入到水中和異丙醇混合均勻。之後,將尿素溶解在混合物中,然後加入活性炭。然後將該混合物加入先前的丁醇溶液中並在室溫下攪拌24小時。然後,將混合物在80℃下幹燥5小時,最後在300℃下煅燒3小時完成。

                            活性炭和納米催化劑的表征

                            圖1呈現活性炭的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像,其示出了活性炭的結構和表面表征。圖像顯示碳顆粒的平均尺寸爲約20nm,並且這些顆粒聚集在一起並形成平均尺寸爲25μm的角形簇。孔隙率爲17.78%。可以看出簇的表面是平坦的,粗糙的和多孔的。最後兩幅顯示的活性炭摻雜二氧化钛的圖像。在嚴格攪拌下,將丁醇钛溶液加入到含有活性炭的擬均勻溶液中,可能形成二氧化钛,其中活性炭顆粒將其裝飾。

                            圖1:活性炭和二氧化钛摻雜碳的SEM圖像。

                            批量光反應器系統測試

                            所有实验均在间歇式反应器中进行,使用光反应器,紫外灯作为辐射源。光反应器是由不锈钢制成的矩形盒子,在底部和顶部安装有四个阀门。将UV-C灯垂直插入并从反应器顶部安装,使其与内部溶液接触。反应器被水冷夹套包围,以防止样品溶液在反应过程中被UV-C灯加热。因此,保持约25℃(室温)的恒定温度。将反应器连接到来自氛围分接头的氛围源,以确保活性炭或碳纳米催化剂充分混合并均匀地分布在反应器内部从底部到顶部的溶液中。另外,将磁力搅拌器置于反应器内以搅拌样品溶液并确保碳材料与溶液接触。对于所有实验,乙醛溶液的体积为500mL,活性炭或碳催化剂的负载浓度为0.2g L-1,反应时间为2h。

                            使用活性炭降解聚乙醛

                            在該組實驗中使用活性炭(0.1g),在UV-C光下,在0.1,0.5,1,5和10ppm下,將不同制備的初始濃度的聚乙醛樣品用于2小時處理。圖2之前和由活性炭處理後聚乙醛的濃度進行比較。活性炭能有效地從溶液中除去了聚乙醛,特別是對于0.1,0.5和1ppm的較低初始濃度(p<0.05)。

                            圖2:通過活性炭處理聚乙醛的實驗數據。

                            在活性炭去除四聚乙醛的作爲聚乙醛增加的初始濃度降低中可以看出,對于0.1、0.5、1、5和10ppm,較低濃度的乙醛的去除率分別爲88%,95%,95%,82%和59%。除去0.5ppm和1ppm時,乙醛的去除率略低于0.1ppm。這是因爲低濃度的吸附表明存在大量的吸附位點,但只有少量的吸附物,當超過一定比例的吸附劑和吸附質時,吸附減慢。因此,反應較慢並且需要更多的吸附時間可以更有效地除去聚乙醛。

                            使用摻雜二氧化钛的活性炭催化劑降解聚乙醛

                            二氧化钛摻雜的碳催化劑被認爲對水中的四聚乙醛降解無效,特別是與活性炭相比。圖3示出了前和2小時處理被碳摻雜二氧化钛後在溶液聚乙醛的濃度2在UV-C光納米催化劑。在較高的初始濃度的金屬醛溶液如5、7.5、10和12ppm時,與較低濃度的降解相比,降解稍微更顯著(2-9%)。

                            圖3:通過碳摻雜二氧化钛催化劑處理聚乙醛的實驗數據。

                            僅對于制備的濃度高于5ppm的聚乙醛,處理前後存在顯著差異(p<0.05),表明在0.1、0.5、1和2.5ppm的制备初始浓度下没有去除聚乙醛。四聚乙醛在7.5和10ppm的去除率最高,为去除的15±5和13±5%,四聚乙醛的分别。这可以解释如下:(1)光催化反应速度慢,污染物浓度低,需要更长的反应时间才气有效降解污染物。因此,在较低浓度(<5ppm)下,2小时反应时间不足以有效降解聚乙醛,(2)在高浓度下,纳米催化剂表面上的活性位点将逐渐被聚乙醛分子填充。因此,去除乙醛会更低。

                            在活性炭,碳掺杂的几种二氧化钛纳米催化剂的研究中,活性炭是最有效的降解四聚乙醛的材料。在0.1、0.5、1、5和10ppm的研究浓度范围内,以及2小时的反应时间内,负载浓度为0.2g L-1的活性炭在低浓度下显示出比高浓度更显着的乙醛去除。增加初始的聚乙醛溶液浓度不会导致更有效的去除乙醛。随着制备的聚乙醛溶液初始浓度的增加,活性炭对叔醛的去除率降低。使用活性炭通过吸附有利于除去聚乙醛,也可以在短时间去除甲醛。与活性炭相比,碳掺杂的二氧化钛纳米催化剂在研究的浓度范围,催化剂负载浓度,光强度和反应时间内通过光催化去除溶液中的聚乙醛无效。

                          文章標簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質活性炭,木質活性炭,蜂窩活性炭,淨水活性炭.

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