活性炭從水中吸附磺胺甲嘧啶
磺胺嘧啶作為廢水中的持久性有機(jī)污染物越來越受到環(huán)境保護(hù)組織的關(guān)注。本文研究了活性炭從水中吸附磺胺嘧啶到乙酸溶液中,以及在乙酸溶液中通過臭氧化去除磺胺嘧啶。經(jīng)過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)證實(shí),活性炭可用作吸附劑將磺胺甲嘧啶從水中轉(zhuǎn)移至乙酸溶液。10%乙酸水溶液中磺胺嘧啶的去除率為99.5%,優(yōu)于水中。當(dāng)在乙酸溶液中使用組合的活性炭吸附-解吸和所得溶液的臭氧化時(shí),這是微污染水中磺胺嘧啶降解的非??煽康姆椒?。
臭氧化是一種去除廢水中有機(jī)污染物和頑固污染物的方法,具有設(shè)備簡單,操作簡便,速度快等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。人們普遍認(rèn)為,臭氧可以通過兩種方式與水溶液中的各種有機(jī)化合物發(fā)生反應(yīng):與分子臭氧的直接反應(yīng)或由臭氧分解引起的涉及羥基自由基的自由基反應(yīng)。因此,通過臭氧化去除水中的抗生素受許多因素的影響,包括溶液pH,無機(jī)陰離子和陽離子,溶解的有機(jī)物質(zhì)和水基質(zhì)的類型。傳統(tǒng)的處理系統(tǒng)通過氣/液接觸將臭氧直接溶解到廢水中。然而,水中的臭氧化并不是一種普遍有效的方法,因?yàn)槟壳暗某粞跎杉夹g(shù)不能產(chǎn)生超過百分之幾的氣體濃度,臭氧在水中的溶解度相對(duì)較差。由于常規(guī)水/氣臭氧化系統(tǒng)中氧化選擇性差,特別是低利用率和高臭氧能耗,最近的技術(shù)增加了添加催化劑和/或輻照氧化介質(zhì)以提高氧化效率的生產(chǎn)成本。
為了解決上述問題,作為常規(guī)吸附劑,使用活性炭從廢水中提取有機(jī)污染物。裝載有機(jī)污染物的活性炭用有機(jī)溶劑如乙酸,丙酮和叔丁醇洗滌。有機(jī)污染物在有機(jī)溶劑中通過臭氧化比在水中更有效地分解。此外,使用有機(jī)溶劑可防止在水中不必要地形成臭氧化副產(chǎn)物。因?yàn)橛袡C(jī)溶劑或飽和羧酸與臭氧反應(yīng)緩慢,并且在許多情況下不會(huì)被完全氧化,它們可以重復(fù)用于從裝載有機(jī)污染物的吸附劑中提取有機(jī)污染物。在以前的研究中,氯化有機(jī)化合物在有機(jī)溶劑中的臭氧化作為一種有效的工藝,被用于廢水的有效處理。在使用廢水中的活性炭提取有機(jī)污染物后,在乙酸溶液中用臭氧化去除磺胺嘧啶的綜合研究很少。所以本期我們來做個(gè)實(shí)驗(yàn)證明這種方法的可靠性。
活性炭對(duì)磺胺嘧啶的吸附和萃取
我們通過活性炭的SEM可以看到表面的多孔結(jié)構(gòu)(圖1a)。此外,在用酸浸泡后,在活性炭表面可以觀察到大量的多孔和松散結(jié)構(gòu)(圖1b和c)。由于活性炭具有較大的表面積,多孔結(jié)構(gòu)和高活性表面,因此主要用于吸附污染物。因此,活性炭的強(qiáng)吸附能力被用于磺胺嘧啶吸附實(shí)驗(yàn)。
圖1:顆?;钚蕴康膾呙桦娮语@微鏡。
活性炭對(duì)不同濃度的的磺胺嘧啶吸附能力不同。了更好地評(píng)估活性炭吸附性和可萃取性的變化,磺胺嘧啶的吸附和萃取重復(fù)五次。圖2顯示了活性炭吸附和提取的磺胺嘧啶的量?;钚蕴康奈饺萘颗c萃取容量分別在五個(gè)吸附-提取循環(huán)中獲得。第一步具有比第二步高得多的吸附量。這可能是由于在第一步提取后,一些乙酸溶液占據(jù)了活性炭表面上的孔,這導(dǎo)致活性炭表面上吸附位點(diǎn)的減少。但是,觀察到以下吸附和萃取保持相對(duì)穩(wěn)定。關(guān)于萃取和吸附的比例,對(duì)于所有五個(gè)步驟它幾乎保持恒定,并且在第二步之后完全萃取吸附在活性炭上的磺胺嘧啶。結(jié)果表明,在重復(fù)使用條件下,活性炭在水中吸附的磺胺嘧啶可以在乙酸溶液中很好地提取。
圖2:重復(fù)使用乙酸溶劑對(duì)有機(jī)污染物解吸和去除的影響
為了研究重復(fù)使用乙酸溶液對(duì)磺胺嘧啶的解吸和去除的影響,將乙酸溶液重新用于解吸和實(shí)驗(yàn)。如圖3所示在解吸和去除磺胺嘧啶過程中,乙酸溶液重復(fù)五次解吸循環(huán)后,解吸率和去除率分別達(dá)到89.1%和90.3%。因此,對(duì)于通過活性炭吸附的磺胺嘧啶濃度,乙酸溶液在微污染水體中對(duì)于磺胺嘧啶的解吸和臭氧化是經(jīng)濟(jì)合理,有效和可回收的。
圖3:乙酸溶液用于去除磺胺嘧啶的可重復(fù)使用性。
可以得出以下結(jié)論:活性炭可以用作將磺胺嘧啶從水轉(zhuǎn)移到乙酸的吸附劑。乙酸溶液是活性炭對(duì)磺胺嘧啶的解吸劑,是臭氧化除去磺胺嘧啶的較好的反應(yīng)介質(zhì)。乙酸溶液和活性炭可以回收利用?;前粪奏ぴ谝宜嶂械娜芤旱某粞趸试S完全去除這種污染物以及反應(yīng)中間體的消耗。隨著磺胺嘧啶和臭氧的初始摩爾比增加,乙酸溶液中磺胺嘧啶的去除率降低。磺胺嘧啶的臭氧化機(jī)制主要是乙酸溶液中的直接和間接臭氧化。在乙酸溶液中的活性炭吸附-解吸和所得溶液的臭氧化是稀釋廢物降解的非??煽康姆椒?。
本文作者:董帝豪
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