活性炭對(duì)廢水中多環(huán)芳烴和苯酚的去除

　　多環(huán)芳烴和苯酚及其衍生物等有機(jī)污染物是廢水中經(jīng)常檢測(cè)到的主要污染物之一。它們通常源于自然和人為來源，如燒瓦，火山爆發(fā)，石油勘探和精煉，采礦等。它們通常會(huì)流到它們生活在地下水和地表水中的水體中，從而導(dǎo)致數(shù)十年來的環(huán)境問題。它們是高度親脂性的，半揮發(fā)性的，由于它們的非生物可降解的和穩(wěn)定的性質(zhì)。它們被歸類為水中的持久性有機(jī)污染物。本次我們強(qiáng)調(diào)了吸附技術(shù)在去除廢水中多環(huán)芳烴和苯酚方面的優(yōu)勢(shì)，對(duì)活性炭與其他多孔材料作為這些污染物潛在吸附劑的應(yīng)用進(jìn)行分析測(cè)試。

　　多環(huán)芳烴和苯酚的來源

　　由能源和電力需求驅(qū)動(dòng)的工業(yè)活動(dòng)一直是環(huán)境中多環(huán)芳烴和酚類化合物的主要來源。特別是，原油的精煉通常與各種副產(chǎn)品的生產(chǎn)相關(guān)，例如汽油，柴油，煤焦油等。原油和成品油的泄漏也已被大多數(shù)人認(rèn)為是水中多環(huán)芳烴和酚類的主要來源之一。據(jù)估計(jì)，因?yàn)橛洼喪鹿驶蛐孤┟磕甏蠹s有數(shù)百萬噸原油泄漏到海洋中。除石油和石化產(chǎn)品外，煤炭加工產(chǎn)生熱量和電力以及焦炭生產(chǎn)也被認(rèn)為是多環(huán)芳烴和酚類化合物進(jìn)入水中的另一種方式。

　　通過活性炭去除多環(huán)芳烴和苯酚

　　在活性炭吸附過程中，溶液中的污染物被捕集在被稱為吸附材料的懸浮顆粒表面上。吸附技術(shù)的動(dòng)力是具有較高表面積和孔體積的活性炭或其它材料，用于去除廢水中的多環(huán)芳烴和酚類。吸附過程通常在間歇式反應(yīng)器中以小規(guī)模，非連續(xù)的方式進(jìn)行，例如在研究實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，或者使用更先進(jìn)的固定床反應(yīng)器或塔技術(shù)進(jìn)行中試規(guī)模的工業(yè)和水處理廠應(yīng)用。

　　活性炭和其它吸附材料的區(qū)別

　　活性炭是高度從各種原料炭化活化后得到的多孔碳材料，具有高的碳含量，例如纖維素，半纖維素，木質(zhì)素，脂質(zhì)，蛋白質(zhì)，單糖，和淀粉等原材料。活性炭的生產(chǎn)涉及在有限的空氣供應(yīng)下這些材料的熱分解，然后進(jìn)行活化以生成高度多孔的碳材料。并且被用于各種工業(yè)應(yīng)用中，例如氣體分離和純化，液體和氣體存儲(chǔ)，超級(jí)電容器，電極，催化以及去除受污染廢水中的有毒物質(zhì)等。活性炭的性質(zhì)很大程度上取決于前體材料，熱解溫度和活化條件所以很多專業(yè)吸附用的活性炭都是有專利技術(shù)的。不同形式的活性炭諸如粉末狀活性炭和柱狀活性炭劑是簡單的外形上的改變對(duì)吸附效果都有很大的影響。另外，已經(jīng)研究了使用改性的方法調(diào)節(jié)活性炭的孔結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)以針對(duì)吸附。

　　通常，活性炭與生物炭相比，活性炭表現(xiàn)出更好的去除能力和較短的平衡時(shí)間，以吸收多環(huán)芳烴和酚類在水性介質(zhì)中。這可能與活性炭的較高孔隙率有關(guān)。然而，就來源而言，生物炭可以從不同的品種和豐富的農(nóng)業(yè)廢棄物原料中產(chǎn)生。此外，從經(jīng)濟(jì)角度來看，生物炭的生產(chǎn)成本比活性炭便宜。與后者不同，前者消耗的能量更少，并且在大多數(shù)情況下需要活化。但是，兩種材料在對(duì)多環(huán)芳烴和苯酚的親和力方面均被認(rèn)為優(yōu)于原始生物質(zhì)。在兩種情況下，吸附都是通過氫鍵和活性炭表面上的活性位與有機(jī)污染物的苯環(huán)和苯酚上的官能團(tuán)之間的氫鍵和π–π電子供體-受體相互作用發(fā)生的，如圖1所示。對(duì)于活性炭和生物炭，通過對(duì)多孔碳材料進(jìn)行表面改性，可以獲得更好的去除能力。另外，表面改性可能會(huì)導(dǎo)致更穩(wěn)定的吸附劑。

　　圖1：通過氫鍵和π-π相互作用將酚類吸附到活性炭上的機(jī)理。

　　廢水中多環(huán)芳烴和苯酚的中試和工業(yè)規(guī)模吸附

　　工業(yè)廢水處理一直是多環(huán)芳烴和苯酚的主要排放源。在大多數(shù)情況下，這些污染物會(huì)被大雨從土壤中沖走，或者直接從煉油廠，石化行業(yè)以及煤炭開采和加工區(qū)排放出來。因此，它們被沉積到市政廢水和廢水處理廠中。活性炭由于其較大的表面積和均勻的表面微孔強(qiáng)大，已成為廢水處理廠中不可生物降解的污染物(如多環(huán)芳烴和苯酚)的后處理中常用的吸附劑。

　　在去除廢水中多環(huán)芳烴和苯酚中活性炭與其他多孔炭材料相比，由于活性炭的孔隙率更高強(qiáng)度好，因此活性炭的開發(fā)潛力大。除了生物炭和活性炭外，其他衍生的多孔碳(例如石墨烯和納米碳管)也有被使用。這歸因于它們顯著的高表面積以及通過形成氫和π-π鍵相互作用而對(duì)污染物的強(qiáng)親和力也能去除一部分污染物。在廢水處理中吸附技術(shù)是不可缺少的一項(xiàng)技術(shù)，根據(jù)所使用的吸附能達(dá)到很理想的效果。如果您不太了解怎么處理廢水請(qǐng)直接咨詢我們，韓研的研發(fā)技術(shù)為您服務(wù)。

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