活性炭對(duì)吡啶吸附的研究

　　吡啶是一種無色易燃液體，氣味難聞，廣泛用于制造精細(xì)化學(xué)品（如藥物、維生素、染料）、農(nóng)業(yè)化學(xué)品等。因此，它在工業(yè)廢水中很常見，導(dǎo)致環(huán)境污染問題。這促使人們開發(fā)了一些去除水溶液中污染物的方法，如生物降解、臭氧化、吸附等。

　　活性炭是吸附系統(tǒng)中*有效的吸附劑之一，用于從水溶液中去除有機(jī)化合物。活性炭是控制幾種芳香污染物（揮發(fā)性有機(jī)化合物、酚類、農(nóng)藥和除草劑）的*佳可行技術(shù)之一。此外，據(jù)報(bào)道，活性炭可以有效地從水溶液中去除吡啶。

　　多孔材料的整體吸附速率包括三個(gè)連續(xù)步驟：外部質(zhì)量傳遞、顆粒內(nèi)擴(kuò)散和固體基質(zhì)活性位點(diǎn)的吸附。顆粒內(nèi)擴(kuò)散可能是由于孔體積擴(kuò)散、表面擴(kuò)散或兩種機(jī)制的組合?？左w積擴(kuò)散是指流體相中濃度梯度(即分子機(jī)制)引起的吸附物的運(yùn)動(dòng)，但受多孔基質(zhì)幾何形狀的影響?？左w積擴(kuò)散僅取決于分子擴(kuò)散系數(shù)和微尺度相的空間分布。后一種概念定義了孔隙度和曲折度等多孔介質(zhì)的幾何特性。表面擴(kuò)散是指被吸附物通過固體表面的運(yùn)動(dòng)受到相分布的影響； 表面濃度梯度是主要驅(qū)動(dòng)力。

　　在像活性炭這樣呈現(xiàn)層次結(jié)構(gòu)的許多系統(tǒng)中，主要挑戰(zhàn)之一是對(duì)便捷的觀察范圍的理論描述。因此，宏觀平均值足以設(shè)計(jì)和建模，但需要一種放大方法來考慮較小的物理尺寸。標(biāo)準(zhǔn)程序是多種運(yùn)輸問題中使用的體積平均法?？紤]到均相兩相多孔介質(zhì)中的線性等溫線，理論上升級(jí)了溶質(zhì)的擴(kuò)散和吸附運(yùn)輸，并報(bào)告了用于預(yù)測(cè)有效性的相關(guān)閉合問題。隨后，將散裝和表面反應(yīng)的效果納入包裝棉線染色的研究，并報(bào)告了預(yù)測(cè)有效性的相關(guān)問題。盡管如此，反應(yīng)條件對(duì)有效性（如有效擴(kuò)散率）的影響尚不清楚，并在文獻(xiàn)中做了一些努力來深入了解這個(gè)問題。

　　本文從放大過程的角度研究了吡啶在活性炭上的吸附，并確定了相應(yīng)的有效運(yùn)輸性能。微觀尺度現(xiàn)象是通過體積平均法研究的。因此，獲得宏觀控制方程，以有效性表示。這些方程用于解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)孔隙和表面的有效擴(kuò)散率。因此，假設(shè)微觀結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)單的幾何形狀（圓柱體和球體的有序介質(zhì)）或從SEM(掃描電子顯微鏡)獲取顯微照片處理的圖像。此外，作為粗略估計(jì)，報(bào)道了點(diǎn)表面擴(kuò)散率。

　　吸附平衡數(shù)據(jù)

　　使用500mL錐形瓶作為分批吸附劑獲取實(shí)驗(yàn)吸附平衡數(shù)據(jù)。將已知負(fù)荷活性炭的尼龍網(wǎng)袋放入燒瓶中，然后加入吡啶溶液。恒溫持續(xù)攪拌是吸附過程?；钚蕴可线拎さ膶?shí)驗(yàn)吸附平衡數(shù)據(jù)如下。將具有1g 活性炭和480mL尼龍網(wǎng)袋(在吡啶溶液中)pH = 在批量吸附器中加入已知的初始濃度。在不同pH在溫度下，活性炭上吡啶的吸?的活性炭進(jìn)行了15次實(shí)驗(yàn)。粒度分布分析了活性炭樣品?；钚蕴康牧繛?.001至0.27g范圍內(nèi)的變化。將活性炭樣品添加到溶解中SFG對(duì)乙酰氨基酚溶液在室溫下(37).0±0.1℃)下以100rpm恒速攪拌保持4小時(shí)。然后過濾樣品5ml用于溶液提取物UV / VIS分析。對(duì)乙酰氨基酚的吸附量通過質(zhì)量平衡計(jì)算。在濃度分析中使用以前建立的線性關(guān)系。對(duì)于高濃度溶液，需要稀釋區(qū)域分析。將吸光度讀數(shù)從校準(zhǔn)曲線中取出，確定相應(yīng)于等溫線中每個(gè)點(diǎn)的平衡濃度。平衡時(shí)的吸附量qe(mg / g)。

　　活性炭表面官能團(tuán)的鑒定

　　三種活性炭(3424、2852、2921和1125cm -1)的共同譜帶，圖 2。3424cm -1中的帶屬于堿基-OH拉伸。2852和2921cm -1處的峰值是由于脂族的存在CH，CH 2和CH 三基團(tuán)預(yù)計(jì)1125cm -1處與羧基-OH基團(tuán)有關(guān)。樣品NB可分配給內(nèi)酯基團(tuán)的1737顯示cm -一帶，在樣品中NE中，在1710cm -根據(jù)報(bào)告，峰其可分配到內(nèi)酯或非芳族羧基C = O拉伸在1712cm -1處發(fā)生?？煞峙?600-1650cm-1的帶C = O醌基。發(fā)現(xiàn)以下頻段：1652cm-1NE，1629厘米-1為NB / NE，和1641厘米-1為ML。NB / NE1578cm-1的常見頻帶尚未明確解釋。芳環(huán)拉伸對(duì)被分配到高度共軛的基礎(chǔ)上。在2900cm -1處的峰對(duì)應(yīng)于以下官能團(tuán)：CH，-CH 2，-CH 3。此外，波數(shù)1400和1700cm -一系列中等強(qiáng)度的峰值可歸因于酮、酯、醛和羧酸的存在C = O和C = C的伸長(zhǎng)。在1038cm -1處， NE與酒精相對(duì)應(yīng)CO振動(dòng)拉伸峰。

　　平衡等溫線

　　對(duì)乙酰氨基酚NE，NB和ML37活性炭實(shí)驗(yàn)吸附數(shù)據(jù)℃在圖3中繪制。等溫線表示，NB*高吸附容量和*高吸附容量V MICO(厘米3 /克)，但由于微孔和吸附能力之間沒有線性關(guān)系ML以較低的價(jià)值呈現(xiàn)類似的值Vmicro(表 2)。結(jié)果表明，活性炭的吸附能力與其結(jié)構(gòu)性質(zhì)沒有簡(jiǎn)單的關(guān)系。它還表明，碳表面化學(xué)被認(rèn)為是稀釋水溶液中吸附機(jī)制的重要因素。

　　活性炭表面對(duì)乙酰氨基酚分子的壓實(shí)有效性與吸附位置的*佳分布有關(guān)。乙酰氨基酚分子處于非離子狀態(tài)SGF活性炭表面顯示活性炭面積的測(cè)定NB> NE> ML順序有更好的方向。原因可能是吸附的活性位點(diǎn)分別更好地分布在結(jié)構(gòu)和功能平面上。

　　本研究報(bào)告的結(jié)果表明，活性炭ML可以設(shè)想為從SGF去除對(duì)乙酰氨基酚的替代吸附劑。ML與商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB和NE沒有明顯的差異。CO 2等溫線表明ML有相似之處NE圖案紋理的微孔材料。從三種活性炭的比較可以看出，微孔結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)在定義吸附能力方面起著關(guān)鍵作用。

　　確定對(duì)乙酰氨基酚對(duì)SGF中活性炭的吸附過程是自發(fā)的(ΔG<0)。在大多數(shù)情況下，這些模型與分析的數(shù)據(jù)非常一致，這取決于活性炭的類型。對(duì)乙酰氨基酚的吸附可能發(fā)生在特定部位和基底區(qū)域。氧化過程雖然由氧表面團(tuán)進(jìn)行，但之前的結(jié)果表明，不僅這些氧基的分布性質(zhì)和分布變得非常重要。對(duì)乙酰氨基酚分子橫截面積的估計(jì)表明是肯定的。