活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　最近开发出了一种新的活性炭解吸方法，这种方法不需要有毒的有机溶剂。使用阴离子表面活性剂溶液实现了从活性炭中溶解有机溶剂，其重点在于其洗涤和乳液作用。使用异丙醇和甲基乙基酮作为测试溶剂。月桂基苯磺酸钠盐和十二烷基硫酸钠用作表面活性剂。将活性炭置于小瓶中，并加入预定量的有机溶剂。放置约24小时后，加入预定量的表面活性剂溶液。再放置72小时后，将小瓶在60℃的培养箱中加热预定时间。然后用框架电离检测器气相色谱仪测定有机蒸气浓度，并计算解吸效率。

　　用于工作环境测量的方法有直接采样，活性炭吸附和液体吸收等。其中，广泛使用直接取样法和活性炭吸附法。直接采样方法用于使用采样袋收集环境空气，并使用气相色谱仪分析采样空气。但是，由于近年来工作环境测量的管理水平有所降低，直接采样方法可能不适用于某些溶剂。活性炭吸附法用于测量低浓度的有机溶剂。这涉及通过用泵将环境空气引入装有活性炭的玻璃管中来收集固体吸附剂中的有机溶剂蒸气。该方法可以通过增加可采样的环境空气量来集中目标材料。但是，为了分析，有必要通过从活性炭中解吸有机溶剂来分离有机溶剂。解吸方法包括溶剂解吸方法和热解吸方法。热解吸方法是将管中的活性炭加热至超过200℃并使用气相色谱分析解吸的蒸气。然而，这种方法很少用于工作环境测量，因为它需要昂贵的设备。溶剂解吸方法用解吸溶剂从活性炭中提取吸附的有机蒸气，并用气相色谱分析溶液。这种溶剂萃取方法通常被大多数测量组织采用，因为它不需要特殊的解吸设备。这种方法一般使用二硫化碳用于在活性炭的解吸。二硫化碳有许多优点：对于许多有机溶剂，其对活性炭的解吸效率很高，但是二硫化碳是有毒的有机溶剂。

　　因此，需要研究一种新的解吸溶剂来代替二硫化碳，重点关注具有亲水和亲油基团的表面活性剂。表面活性剂用于衣物的洗涤剂中，因为亲脂性物质可以明显溶解在亲水性溶液中。通过应用表面活性剂的这种性质，可以解吸附在活性炭上的有机溶剂。我们测试了多种表面活性剂来进行研究，结果如下。

　　向活性炭中添加有机溶剂

　　在装有活性炭的容器中加入蒸馏水稀释的有机溶剂溶液，并关闭小瓶上的盖子。然后，轻轻摇动后，将小瓶置于25℃的培养箱24小时。将约1.5升空气中有机溶剂的大约十分之一的有机溶剂加入活性炭容器中。用于检测解吸条件的有机溶剂是异丙醇和甲基乙基酮。在使用前将它们用蒸馏水稀释。

　　活性炭的解吸

　　通过活性炭将预定量的有机溶剂吸附在小瓶中，并添加表面活性剂溶液。存在于气相中的有机溶剂非常小，与建立吸附平衡时的固相相比，可忽略不计。事实上，我们使用异丙醇和甲基乙基酮与甲苯检查了吸附效率，并确认吸附效率约为100%。盖上盖子后，轻轻摇动小瓶。此后，将小瓶放入预定温度的培养箱中并放置预定的时间。然后，将小瓶放入60℃的培养箱中并放置约1小时。然后，抽取来自小瓶顶部空间的气体，并注入装有框架电离检测器的气相色谱仪中。

　　七种溶剂对活性炭解吸的效率

　　七种有机溶剂解吸效率表示与图1。实验条件5米升的10%的表面活性剂溶液和60℃24个小时解吸温度。的有机溶剂的解吸效率是3%，72%，9%，3%，32%，2%，而对于丙酮，异丙醇，甲基乙基酮，醋酸乙酯，二氯甲烷，甲苯，和3%的米二甲苯。

　　图1:活性炭用表面活性剂溶液解吸有机溶剂的效率。

　　如示于图2所示，异丙醇的解吸效率不会受表面活性剂浓度。然而，在甲基乙基酮中，当表面活性剂浓度增加至10%时，解吸效率增加。表面活性剂的去污力和增溶能力都有助于有机溶剂从活性炭中解吸附。

　　图2：表面活性剂溶液浓度对活性炭解吸效率的影响。

　　如上所述，在使用表面活性剂溶液从活性炭中解吸有机溶剂的情况下，诸如表面活性剂浓度，解吸液量，解吸温度和解吸时间的许多因素影响解吸效率。示于图1异丙醇的解吸效率相对较高，但对于实际应用，希望解吸效率大于90%，因此需要提高活性炭解吸效率。为了在此结果的基础上进一步研究，应该缩短解吸时间并提高活性炭解吸效率。为此，需要改善解吸附溶液的溶解和乳化能力。与阴离子表面活性剂相比，非离子表面活性剂通常提供更强的增溶和乳化能力。在影响表面活性剂的胶束形成的情况下，先经过一般的水洗系统，可以提高活性炭的解吸效率。

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