椰殼活性炭的吸附催化作用

發(fā)布日期：2016-03-02 00:00 來(lái)源：http://m.jxinfos.com 點(diǎn)擊：

　　以椰殼活性炭為吸附劑進(jìn)行了模擬水樣中的Ｎ-ＤＢＰ前體物———天冬氨酸的吸附去除實(shí)驗(yàn)，考察了吸附時(shí)間和溶液ｐＨ對(duì)吸附效果的影響，分析了吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)特征以及吸附熱力學(xué)相關(guān)參數(shù)。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在不同的投加量下，椰殼活性炭對(duì)ＤＯＮ的吸附均在１８０ｍｉｎ時(shí)達(dá)到平衡；升高或降低水樣的ｐＨ會(huì)使吸附量顯著下降；椰殼活性炭對(duì)天冬氨酸的吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程（Ｒ２＞０.９９）；膜擴(kuò)散及內(nèi)擴(kuò)散階段為吸附的控制階段；在３０３Ｋ的溫度下，椰殼活性炭對(duì)天冬氨酸的最大吸附量為８.３３ｍｇ／ｇ。對(duì)熱力學(xué)結(jié)果的分析表明，該吸附反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在常溫常壓下不能自發(fā)反應(yīng)。

　　溶解性有機(jī)氮（ＤＯＮ）是原水中溶解性有機(jī)物（ＤＯＭ）和溶解性總氮（ＴＤＮ）的重要組成部分。在飲用水生產(chǎn)過(guò)程中，氯化消毒極易使ＤＯＮ反應(yīng)生成具有強(qiáng)“三致”作用的含氮消毒副產(chǎn)物（Ｎ-ＤＢ-Ｐｓ），包括鹵代硝基甲烷（ＨＮＭｓ）、鹵代乙腈（ＨＡＮｓ）、亞硝胺等，嚴(yán)重影響飲用水安全，已受到越來(lái)越多的關(guān)注。由于這些副產(chǎn)物的前體物主要由ＮＨ類(lèi)、氨基類(lèi)、腈類(lèi)、嘌呤、嘧啶、硝基化合物等組成，種類(lèi)多、親水性強(qiáng)且分子質(zhì)量小等，一般不易在常規(guī)給水處理工藝中被去除。

　　Ｌｅｅ等、劉冰等、李偉等、劉成等的研究表明，在給水處理的常規(guī)混凝沉淀工藝中，ＤＯＮ的去除率只能維持在１５％～２０％左右，且主要去除的是相對(duì)分子質(zhì)量大的ＤＯＮ，而相對(duì)低分子質(zhì)量的ＤＯＮ去除卻很少?；钚蕴孔鳛橐环N應(yīng)用廣泛的吸附劑，具有工藝簡(jiǎn)單，操作方便的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)小分子有機(jī)物的吸附較為有效。

　　氨基酸是飲用水原水中有機(jī)氮的重要組分，且氨基酸是水中小分子ＤＯＮ的典型代表，Ｓｈａｎ等對(duì)含天冬氨酸在內(nèi)的１２種有機(jī)氮化合物進(jìn)行了氯化及氯化臭氧實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，天冬氨酸在２種情況下均會(huì)產(chǎn)生一定量的ＨＮＭｓ。而王超等的研究也表明，在２０種基本氨基酸中，經(jīng)氯消毒后天冬氨酸的鹵乙酸和鹵乙腈生成潛能均高于其他種類(lèi)氨基酸。

　　鑒于此，本研究選取天冬氨酸配置含小分子ＤＯＮ的模擬原水，采用椰殼活性炭作為吸附劑，通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)考察其對(duì)模擬水樣中ＤＯＮ的吸附性能，分析ｐＨ和吸附時(shí)間對(duì)吸附性能的影響，并通過(guò)吸附動(dòng)力學(xué)、吸附等溫平衡以及吸附熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)，分析其吸附機(jī)理，旨在為有效去除飲用水中的ＤＯＮ提供理論依據(jù)。

椰殼活性炭在許多吸附過(guò)程中伴有催化反應(yīng)，表現(xiàn)出催化劑的活性。例如活性炭吸附二氧化硫經(jīng)催化氧化變成三氧化硫。由于活性炭濾料有特異的表面含氧化合物或絡(luò)合物的存在，對(duì)多種反應(yīng)具有催化劑的活性，例如使氯氣和一氧化碳生成光氣。

　　由于活性炭濾料和載持物之間會(huì)形成絡(luò)合物，這種絡(luò)合物催化劑使催化活性大增，例如載持鈀鹽的椰殼活性炭，即使沒(méi)有銅鹽的催化劑存在，烯烴的氧化反應(yīng)也能催化進(jìn)行，而且速度快、選擇性高。

　　由于椰殼活性炭具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)、巨大的內(nèi)表面積和很好的耐熱性、耐酸性、耐堿性，可作為催化劑的載體。例如，有機(jī)化學(xué)中加氫、脫氫環(huán)化、異構(gòu)化等的反應(yīng)中，活性炭是鉑、鈀催化劑的優(yōu)良載體。

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