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�；钚蕴康纳�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(jiǎn)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�；钚蕴坑捎谄漭^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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