活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　汞是环境中最有毒的金属之一。在汞减排技术中已经有活性炭吸附技术。活性炭是通用吸附剂，已被认为是从水中去除汞的非常有效的替代方法。污染物被固体表面吸附的有效性除其他因素之外还取决于溶剂中污染物的化学物质的电荷以及取决于吸附系统的pH的吸附剂表面的净电荷。在这项工作中，一般使用木质活性炭来作为吸附剂。已经进行了硫酸浸渍和二硫化碳的两次硫化处理，以提高汞捕获的吸附能力。进行不同温度和溶液pH值下的分批吸附试验。讨论了结构特性，表面化学和操作条件对吸附能力的影响。

　　然而汞是一种重要而有用的工业材料。汞和汞化合物长期以来一直被用作油墨(辰砂，红硫化物)中的颜料，作为早期冶金(镀金铜)和仪器仪表(温度计，气压计)和许多行业(从其矿石中回收黄金)通过电解盐水等制造氯和氢氧化钠)，或存在于它们的废水中。一旦汞进入食物链，大量的这种元素就会积累在人类和动物身上，对健康造成许多不利影响。为了防止由于汞的毒性引起的问题，已经提出了几种技术从水介质中除去这种金属，包括离子交换，吸附，硫化物沉淀，电沉积，溶剂萃取和膜过程。在从水中除去痕量金属的可用技术替代品中，活性炭吸附被认为是经济上可行的。活性炭是通用吸附剂，可从各种原材料中获得，包括工业活动废物。活性炭已经发现从水中去除汞的一个非常有效的替代。

　　在液相中吸附是一个复杂的现象，因为溶质和溶剂都是固体表面的竞争。简言之，溶质的吸附取决于其分子大小和化学性质，对活性炭吸附剂的结构性质及其表面化学性质的影响。溶液中的大多数汞以络合物种形式存在，根据溶液的组成和pH值，其可以是正的，负的或中性的。情况进一步复杂，因为优先吸附的物种的类型和吸附程度可能取决于表面的离子化状态，而这依赖于溶液pH值。如果流出物的pH值不能被改变(例如，当大量的液体必须被检测或当这种改变产生环境问题时)，通过适当的活性炭的表面改性可以增强污染物的吸附能力。在其他情况下，可以改变溶液的pH以改善吸附。

　　在过去几年中，为了提高活性炭从水介质中除去汞的吸附能力，开发了表面改性活性炭已经受到相当大的关注。据报道，硫磺作为有利于汞吸附的元素，因此，掺入硫的表面处理应能改善含有汞的物质的吸附。

　　今天韩研介绍了三种活性炭作为液相中汞吸附剂的比较研究。第一吸附剂是通过用水蒸气物理活化炭化的，第二是用硫酸和二硫化碳处理，以便将硫作为杂原子引入吸附剂表面，第三种是普通活性炭。对所有活性炭进行捕集汞的分批吸附测定，并使用吸附等温线来比较其性能。

　　如图示出，以便获得对应于零电荷为所研究的吸附剂的点的pH值下进行的质量滴定的结果。表中总结了所研究的吸附剂的酸和碱性表面基团和pH PZC的结果。

　　酸和碱性表面基团的分析表明，与 改性固体的结构性质发生变化相比，使用H 2 SO 4进行硫化处理，与活性炭吸附剂相比，增加了两种位点的数量，表面化学变化。(酸基：碱性基团)比率表示由于这种硫化处理而导致的表面化学性质的变化。

　　与活性炭吸附剂相比，在AC-CS 2吸附剂中观察到表面基团的数量和类型的更重要的变化，这不仅是因为硫化吸附剂的结构变化，而且还与表面化学变化有关，基本上通过每克吸附剂的酸和碱性基团的数量和(酸基团：碱性基团)比例基本上测量，与未处理的吸附剂基本上不同。对应于硫化活性炭的pH PZ0值与未处理固体的pH PZ0 值显着不同，其预测三种固体与溶液的pH的不同行为。

　　在固定pH和温度下对活性炭的吸附数据的分析表明，最高的吸附能力对应于AC-H 2 SO 4 吸附剂(k Freundlich参数的最高值)，这主要是由于变化在由硫酸引发的固体的结构性质中。与活性炭吸附剂相比，这种硫化处理产生了表面化学性质的轻微变化。

　　当使用二硫化碳作为硫化剂(与AC和AC-H 2 SO 4 吸附剂对应的那些相比时，不同的1 / n Freundlich参数)产生了表面化学的更重要的变化。该改性平衡了不均匀的结构变化，改性固体的汞吸附能力高于未处理的吸附剂。这些结果与对应于表面酸和碱性基团的结果一致。

　　活性炭汞溶液吸附研究结果

　　活性炭是从水溶液中吸附的汞的优良吸附剂，并且其吸附剂效率可以通过其表面化学改性来提高。吸附剂容量的改善不仅取决于表面改性，还取决于溶液中溶质的电荷。这两个因素取决于溶液的pH值。活性炭表面硫化处理在零充电点，固体的质地性质(基本比表面和孔径分布)以及酸和碱性表面基团的数量中产生重要的变化。

　　从上述因素的分析可以解释活性炭的吸附能力与溶液的pH的依赖关系。温度对所研究的固体的吸附性能没有显着的影响。观察到随温度的吸附容量的轻微增加。这种行为是由于当溶质分子将溶剂分子取代到固体表面时发生的能量变化。　最后得出结论，用硫酸表面处理对活性炭的多孔结构和表面化学性质产生重要的变化，达到最高吸附水平。用二硫化碳进行的硫化处理也在固体中产生重要的变化，织构性质和表面化学性质。在这种情况下，表面积和孔体积的减少由汞吸附的有利的表面化学物质平衡，这使得该活性炭比未处理的活性炭更好。

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