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活性炭对天然水中砷的电吸附

来源:韩研活性炭网 作者:韩研活性炭网 2018-01-12

  活性炭对天然水中砷的电吸附,已经在使用颗粒状活性炭作为吸附剂和Pt/Ti和石墨作为电极的滤器电化学电池中研究了天然水中砷的吸附和电吸附。当在电极之间施加电流时,特别是当活性炭位于阳极附近时,实现砷浓度的显着降低。这种增强可以用极化的碳表面和砷离子之间的静电相互作用的存在以及由于As(III)到As(V)的氧化引起的溶液中最稳定的砷的分布的变化来解释。总之,在压滤室上的电化学吸附可用于在真实的地下水处理中用活性炭增强砷的治理。

  活性炭是从污染水中去除有机和无机污染物的首选吸附剂。用于调整其表面化学性质和孔径分布的不同技术的可用性使得可以调整它们的表面特性以匹配要求以尽可能地增强水或气体混合物中给定组分的吸附。已知使用这些多孔碳材料的吸附处理将高效率和合理的成本相结合。更具体地说,用活性炭作为吸附剂修复浓度在百万分率(ppm)范围内的金属离子已被证实是可以实现的。但是要找到有关重金属污染浓度在毫克/升以下的水处理例子要困难得多。在这些条件下,据报道活性炭对水处理是无效的吸附剂。在这些情况下,向吸附剂施加受控电位可以通过在被称为电吸附的过程中在活性炭表面上形成可由重金属离子部分形成的双电层来增强吸附。这种现象与超级电容器中的能量储存以及水净化的电容去离子化具有相同的基本原理,足够的孔径分布和可接受的电导率,例如活性炭。

  从应用的角度来看,目前的工作重点是在活性炭上使用砷电吸附的可行性?悸堑秸飧瞿勘,从污染的天然水中去除十亿分之几(ppb)浓度的砷已经首次在使用商业化的废水处理活性炭作为吸附剂的压滤机中进行了研究。当设想在经济和工程方面的技术的可行性时,重要的是要考虑使用已被证明是可实施的和可扩展到更大尺寸的材料和设备。这与使用选定的活性炭和压滤室进行电吸附处理是一致的,这是在水处理工业中容易获得并广泛使用的装置。为了在电吸附过程中确立极化的作用,已经研究了在阳极或阴极室中放置活性炭的效果。

  压滤机中进行实验

  在活性炭实验中,坤的吸附和电吸附使用类似于我们研究小组以前的工作中使用的压滤机进行。图1说明了该单元的主要组成部分。它被分成两个区室,在这里被称为阳极和阴极,每个区室由以下组成:(i)具有一个喷嘴的流量分配器,其可以用作进水口或出水口,(ii)活性炭颗粒和电极,(iii)提供用于分配活性炭颗粒的体积的接头,(iv)电极。通过(v)两个螺旋铁板将隔室紧密连接在一起,(vi)在阳极和阴极之间显示最终接头。在这项工作中,压滤室水平放置而没有隔室分离(即在隔室之间不使用选择性离子膜)。所述细胞具有20cm的平面电极面积2。每个电化学室的宽度为0.9厘米,体积为18厘米3。Ag / AgCl 3M KCl参考电极通过自制的拖车连接器连接到膜隔室(vi),用于在实验过程中测量电极电位。在电吸附实验中,石墨电极和镀铂钛(Pt / Ti)电极分别用作阴极和阳极。含坤水连续搅拌,并以1L / min的速度通过离心泵从位于电解池上方的容器中通过电解池泵送。所有电池体积均充满水,因此提供了电极与活性炭和电解质之间的充分接触。整个实验期间,使用冷冻循环将温度控制在25℃。

  图1.活性炭实验用压滤机的装置。

  活性炭对坤的电吸附性能

  在没有电流的情况下,在电流不存在的情况下依次进行。作为时间的函数的吸附的砷进行了五个阶段的实验。在这个实验中,活性炭被放置在阳极附近。10小时后达到高原砷吸收平台,正常吸附24小时后砷浓度保持在34微克/升。此时,在电极之间施加1.5V的电压24小时,这导致在含砷水中额外摄取超过0.9μg/ g并且砷浓度为25.3μg/ L。电压的增加导致更高的As去除率(在2.5和3.0V的电吸附处理后水中的浓度为21.2和18.2μg/ L),并且在所有三种情况下,可以区分具有不同动力学速率的两个不同吸附区域,是每个电压阶段初始阶段发生最快的一次。

  总之,电吸附增强了活性炭对砷的吸收。该处理的这一积极结果是首次使用在ppb范围内具有低As含量的天然地下水获得的,表明处理可以在真实条件下进行。所提出的处理是可行的,使用容易获得的材料和装置,即使用普通的活性炭用于水处理和压滤机。使用阳极极化获得最好的结果,其中在碳表面上诱导的正电荷有利于所研究的天然水中存在的As(V)阴离子的吸附。

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