酚類化合物及其衍生物由于在石油化工，化學(xué)制品，塑料和造紙工業(yè)中的廣泛使用而對生物和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成高水平威脅，因此已成為人們?nèi)找骊P(guān)注的問題。它們包含直接與苯環(huán)鍵合的羥基，因此這些酚類化合物具有穩(wěn)定的共軛體系，導(dǎo)致生物積聚和不良的生物降解。在本次內(nèi)容中，我們通過共沉淀法將涂覆有綠色硅表面活性劑的活性炭與磁鐵礦顆粒進(jìn)一步摻混，以增強(qiáng)新設(shè)計的磁性硅膠涂覆活性炭在磁場中能更好的固液分離。通過多種實驗測試與通過實際的工業(yè)廢水進(jìn)行測試，對水中的幾種硝基酚類物質(zhì)進(jìn)行去除。

　　兩種硝基酚類物質(zhì)在有機(jī)硅涂覆磁性活性炭上的吸附研究

　　通過研究pH(3-10)，接觸時間(5-120分鐘)和2,4-DNP和2,4-DCP初始濃度的影響來評估活性炭的吸附性能。10–100 mg L -1)。將20 mg的活性炭分散在10 mL的2,4-DNP和2,4-DCP溶液中，兩種分析物溶液的溫度均保持在室溫。將溶液在恒定溫度下以250 rpm搖動所需的時間。接下來，通過施加磁場從溶液中分離出吸附劑。使用UV-Vis分光光度法分別測量上清液中2,4-DNP和2,4-DCP分析物的殘留濃度。去除率(%)和吸附量。

　　振動樣品磁力計

　　在這項研究中使用VSM來檢查合成活性炭的磁強(qiáng)度。對Fe 3 O 4顆粒，磁性活性炭和機(jī)硅涂覆磁性活性炭進(jìn)行了研究，以研究它們在涂覆時的磁強(qiáng)度趨勢。幾種材料的磁滯回線分別示于圖1(a)-(c)。根據(jù)獲得的結(jié)果。由于存在非磁性活性炭和有機(jī)硅表面活性劑涂層，磁強(qiáng)度似乎下降了。這確認(rèn)涂覆過程成功。但是，盡管在涂覆最終材料機(jī)硅涂覆磁性活性炭時磁化強(qiáng)度降低，但其磁強(qiáng)度仍在可接受的范圍內(nèi)，并且強(qiáng)度足以在吸附過程中進(jìn)行。

　　圖1：幾種材料的VSM磁化曲線。

　　溶液pH對硝基酚類物質(zhì)的吸附影響

　　作為最重要的控制參數(shù)之一的溶液的pH值可能會影響吸附過程中吸附劑的結(jié)合能力。從理論上講，pH可以改變吸附劑活性位上官能團(tuán)的解離，活性炭的表面電荷以及被吸附物分子的存在狀態(tài)。分析物的p K a值為2,4-DNP=4.1和2,4-DCP=7.9。由于2，4-DCP的p K a值較高，因此很難獲得較低的pH。因此，在pH為3的范圍內(nèi)，進(jìn)行至pH 10.兩種分析物的最優(yōu)化使用0.01 M NaOH和0.01 M HCl調(diào)節(jié)分析物溶液的pH。使用分批技術(shù)進(jìn)行該實驗，其中每種pH調(diào)節(jié)后的分析物溶液分別在20 mg吸附劑的存在下振搖60分鐘。圖2(a)和(b)顯示了兩種分析物的去除趨勢。

　　圖2：pH對兩種硝基酚類物質(zhì)的影響。

　　活性炭與污水的接觸時間對去除硝基酚類物質(zhì)的影響

　　接觸時間是必不可少的優(yōu)化參數(shù)，可提供吸附持續(xù)時間，以最大程度地從水性介質(zhì)中去除目標(biāo)分析物。因此，為了確定最大吸收的平衡時間并建立吸附過程的動力學(xué)，兩種分析物的接觸時間在5至120分鐘的范圍內(nèi)進(jìn)行了研究。圖3表明，有機(jī)硅涂覆磁性活性炭對2，4-DCP和2,4-DNP兩種硝基酚類物質(zhì)的最大吸附約為60分鐘，并且在60分鐘后沒有發(fā)現(xiàn)吸附進(jìn)一步增加。

　　圖3：接觸時間對去除2,4-DNP和2,4-DCP的影響。

　　可重用性研究

　　出于經(jīng)濟(jì)和資源方面的考慮，活性炭的可重復(fù)使用性是重要的過程。為了在去除過程中有用，被吸附的物質(zhì)應(yīng)在合適的條件下容易地解吸，并且活性炭應(yīng)使用多次以降低材料成本。因此，使用五個吸附-解吸循環(huán)評估了吸附在有機(jī)硅涂覆磁性活性炭上的2硝基酚類物質(zhì)的吸附劑可重復(fù)利用性和解吸。丙酮溶液用作脫附劑，以除去吸附的2，4-DCP和2，4-DNP分子。解吸過程之后，使用外部磁場將物料分離，并在下一個循環(huán)之前將其完全干燥。分析六個循環(huán)后的去除百分比，在前三個循環(huán)中，去除率幾乎恒定，去除率分別為78%(2,4-DCP)和89%(2,4-DNP)。在第四個循環(huán)中，由于解吸過程中材料表面特性的浸出，去除效率略有下降，從而使去除性能下降。對材料的可重復(fù)使用性研究表明，該材料可以重復(fù)使用多達(dá)三個周期，去除效率分別為82.9%(2,4-DNP)和74.4%(2,4-DCP)。這證明本次制成的活性炭可以作為一種經(jīng)濟(jì)好用的吸附劑，用于在工業(yè)應(yīng)用中從水溶液中除去氯和硝基酚類化合物。

　　非離子有機(jī)硅表面活性劑對磁性活性炭的涂覆形成了一種新型的磁性活性炭，該活性炭能夠有效去除氯和硝基酚類化合物。在水性樣品中去除兩種硝基酚類物質(zhì)的測試數(shù)據(jù)中，在pH 6的環(huán)境下(2,4-DCP)和pH 4(2,4-DNP)下獲得了較高的去除率。與磁性活性炭相比，涂覆了有機(jī)硅的活性炭表現(xiàn)出更好的去除效率。有機(jī)硅表面活性劑的存在表明其增強(qiáng)的吸附能力是由于疏水作用，氫鍵和結(jié)合位點與分析物之間的π-π相互作用所致。然而，由于2，4-DNP比2，4-DCP具有更強(qiáng)的吸電子能力，因此具有更高的吸附能力。此外，與其他基于活性炭涂覆表面活性劑的研究相比，經(jīng)我們的測試，這種類型的有機(jī)硅表面活性劑是比較環(huán)保的。因此具有從水樣品中去除有機(jī)污染物的巨大潛力。考慮到這種雜化材料的卓越性能，可以肯定的是，機(jī)硅涂覆磁性活性炭可以用作去除其他現(xiàn)有有害有機(jī)污染物的優(yōu)良吸附劑。

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