活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　由于经常在水资源中检测到广泛用于控制杂草的低成本2,4-二氯苯乙酸(2,4-D)。本研究的主要目的是评估使用酸改性的活性炭从水中去除2,4-二氯苯乙酸，确定其去除效率和评估吸附动力学的可行性。以实验室方法进行。不同pH(3-9)，接触时间(3-90min)，吸附剂量(0.1-0.4g)和2,4-二氯苯乙酸初始浓度(0.5-3ppm)对2,4-D的影响研究了颗粒活性炭的去除效率。基于本研究获得的数据，pH为3，接触时间为60分钟是2,4-D去除的最佳选择。2,4-D还原速率通过加入吸附剂迅速增加，2,4-二氯苯乙酸初始浓度降低(63%)。通过降低pH和增加接触时间，2,4-D还原的百分比显着增强。2,4-D对粒状活性炭的吸附符合Langmuir和Freundlich模型，但最适合II型Langmuir模型(R 2 = 0.999)。二级动力学对于用R 2  > 0.99的改性颗粒活性炭吸附2,4-D是最好的。回归分析显示，该过程中的所有变量均具有统计学意义(p <0.001)。

　　活性炭被认为是由于其多孔结构和大的比表面积，高去除效率和大规模使用的可行性而在水性环境中除去有机污染物的有效吸附剂。然而，使用吸附过程的局限性之一是将污染物从一种介质转移到另一种介质。因此，应该开发另一种方法来消除吸附剂的污染。许多研究表明，天然和合成有机物在水资源中的存在可以显着降低活性炭的吸附能力。因此，水质影响活性炭的其去除效率。此外，解吸是设计吸附过程以去除污染物时的重要现象。

　　活性炭的吸附过程的去除效率主要受各种因素的影响，包括pH，接触时间和污染物的初始浓度。研究表明，活性炭是2,4-D和去除的可靠吸附剂，拟二次吸附动力学良好。根据Langmuir和Ferundlich等温线模型，2,4-D的最大吸附能力为182.82mg / g吸附剂。使用活性炭的水性环境中的2,4-D吸附动力学紧随Ferundlich和Kolbe-Corrigan模型。另外，最大吸附率; 即在45℃下pH = 2时获得518mg / g活性炭。

　　pH和接触时间对改性活性炭对2,4-D吸附速率的影响

　　pH值对改性活性炭2,4-D吸附速率的影响见图 1。根据图 1，在酸性范围(pH = 3)下实现了改性颗粒活性炭(0.2825mg / g)的2,4-D最大吸附量和56.5%的降低。另一方面，在碱性pH值(pH = 9)下，除水剂在水相中的吸附能力下降(0.18mg / g)。根据回归分析可以得出结论，pH和2,4-D吸附率之间存在显着差异(p <0.001)。

　　如图2所示， 改性活性炭吸附2,4-D的速率随着接触时间的增加而增加(3-60分钟)。60分钟平衡时间后，其速率恒定(60-90分钟)。回归分析显示，接触时间与2,4-D吸附率有显着性差异(p <0.001)。

　　吸附剂剂量和初始污染物浓度对改性活性炭对2,4-D吸附速率的影响

　　随着活性炭用量的增加，2,4-D吸附率增加。根据图 3，不同活性炭剂量的2,4-D还原率和吸附量分别在52.5〜63%和0.525〜0.1575mg / g的范围内。根据回归分析可以得出结论，催化剂剂量与2,4-D吸附去除率之间存在显着性差异(p <0.001)。

　　初始污染物浓度对2,4-D吸附速率的影响见表 1。吸附容量在0.085〜0.385mg / g的范围内。根据本研究获得的数据，由于初始2,4-二氯苯乙酸浓度从0.5增加到3ppm，2,4-D吸附率由68降低到51.33%。回归分析表明，初始2,4-二氯苯乙酸浓度与2,4-D吸附去除率有显着性差异(p <0.001)。

　　通过酸改性活性炭的扫描电子显微镜(SEM)图像示于首图呈现。

　　总之，通过改性活性炭吸附2,4-D的结果表明，液相中的2,4-D被固相有效和快速地保留。2,4-D吸附速率初始增加，达到相对较慢速率的平台。2,4-D的吸附随着2,4-D的初始浓度的降低而增加，吸附剂剂量的增加。因此，在pH = 3且接触时间= 60分钟时，水溶液中的2,4-D吸附相对较高。在最佳条件下，水溶液中2,4-D的还原率大于68%。根据本研究获得的数据，使用改性活性炭的2,4-D浓度水平未超过饮用水标准限值。因此，改性活性炭可用作从水资源中去除2,4-D的有效且具有成本效益的方法。强烈推荐使用改性活性炭进行动态色谱柱检测以去除2,4-D，以进行不同的条件下水质的实验。

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