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廣東韓研活性炭科技股份有限公司
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閱讀：249發(fā)布時(shí)間：2021-11-29
活性炭從水中去除草酰胺，首先要制備一種能有效去除草酰胺的活性炭，制造過程中不斷測(cè)試活性炭的性能并降低成本。并且需要研究不同的物理化學(xué)參數(shù)如初始草酰胺濃度，活性炭的劑量和接觸時(shí)間的影響。來制造出最合適的活性炭，最重要的是符合市場(chǎng)需求，低成本，效果好。
市面上有一種肟基氨基甲酸酯作為殺蟲劑或殺線蟲劑。它用于控制蔬菜，香蕉，菠蘿，花生，棉花，大豆，馬鈴薯，甜菜和其他作物中的線蟲。這種殺蟲劑以其高水溶性(280 g / L)為特征，具有非常低的土壤吸附系數(shù)，因此在土壤剖面中具有很高的活動(dòng)潛力。另外，它的特點(diǎn)是高度急性毒性(LD 50 = 2.5mg / Kg)。所以它很容易造成地面和地表水資源的污染。另外，不僅在實(shí)際殺蟲劑施用期間，而且在長(zhǎng)期使用之后，已經(jīng)在地表水和地下水中檢測(cè)到不同量的草酰胺。
現(xiàn)在，從水中除去殺蟲劑是當(dāng)前主要的環(huán)境問題之一。一般使用光催化降解，超聲波與光芬頓處理，高級(jí)氧化處理，臭氧化和活性炭吸附是用于從水中除去草酰胺的不同方法。其中泛使用的技術(shù)是通過活性炭吸附來去除，活性炭這種材料非常具有潛力，并且有很多經(jīng)濟(jì)材料可以運(yùn)用多種方法來制成不同屬性的活性炭。我們使用一種生物糞便制成活性炭用于從水溶液中去除殺蟲劑的潛在適用性的研究。這種材料通過化學(xué)活化法制備的活性炭，并將其用作從水溶液中去除鎘和亞甲藍(lán)的廉價(jià)吸附劑。目前的研究旨在將廉價(jià)原料制成的低成本活性炭，并測(cè)試其在不同條件下從水溶液中除去草酰胺的能力。
去除草酰胺的活性炭制備
生物糞便用蒸餾水反復(fù)洗滌幾次以去除污垢顆粒和可溶性雜質(zhì)，并允許在80℃的烘箱中風(fēng)干2天。然后將樣品浸泡在正磷酸中，浸漬比為1：1(w/w)24小時(shí)，并在烘箱中在105℃下過夜脫水。所得樣品在封閉的馬弗爐中被活化以在沒有空氣的情況下在500℃下增加表面積2小時(shí)。將產(chǎn)生的活性炭冷卻至室溫，并用0.1M HCl依次用蒸餾水洗滌。重復(fù)進(jìn)行用蒸餾水洗滌直到濾液的pH達(dá)到6-7。最終產(chǎn)品在105℃的烘箱中干燥24小時(shí)，并儲(chǔ)存于真空干燥器中直到被運(yùn)用。
吸附實(shí)驗(yàn)
本工作中使用的所有化學(xué)品均為分析試劑級(jí)，不經(jīng)進(jìn)一步純化即可使用。使用活性炭作為初始pH(2-10)，初始草酰胺濃度(100-2500mg / L)，活性炭劑量(0.1-1.5g / 100mL)的函數(shù)進(jìn)行批次吸附實(shí)驗(yàn)以除去草酰胺，和接觸時(shí)間(5-180分鐘)。所有的實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行。
在2-10的pH范圍內(nèi)研究活性炭對(duì)草酰胺的吸附。通過在不同pH下?lián)u動(dòng)1g活性炭和100mL的草酰胺溶液(500mg / L)來研究初始溶液pH的影響。將燒瓶攪拌2小時(shí)。通過加入少量的HCl(0.1M)或NaOH(0.1M)將溶液的pH值調(diào)節(jié)到所需的值。
吸附過程后，通過過濾將活性炭從樣品中分離出來，并將濾液轉(zhuǎn)移到分液漏斗中并用20,15和10mL二氯甲烷連續(xù)萃取三次。將合并的提取物用無水硫酸鈉干燥以除去水分并使用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在40℃的水浴上蒸發(fā)。在分析之前，所有樣品都應(yīng)該用目標(biāo)尼龍(0.45μm)過濾清洗，以減少碳粉與分析的干擾。使用帶有DAD(二極管陣列檢測(cè)器)的HPLC分析樣品。平衡和動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)是從批次實(shí)驗(yàn)中獲得的。
活性炭的表面形態(tài)
活性炭的SEM顯微照片顯示在圖.1a，b中?；钚蕴吭谖角暗腟EM圖像(圖.1a)顯示了單個(gè)顆粒的不規(guī)則大小和形狀以及不均勻表面形態(tài)。多孔結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出不同的寬度。吸附后，很明顯，該孔已覆蓋的草氨酰(圖.1的B)。
圖.1(a)吸附草酰胺前的活性炭和(b)活性炭吸附后的SEM圖像。
起始pH值的影響
為了研究pH對(duì)于活性炭對(duì)于草酰胺的吸附容量的影響，在室溫下和使用不同的初始溶液pH值(從2到10變化)中以500mg / L的草酰胺初始濃度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。所獲得的除去草酰胺在不同的pH值下，溶液值如圖.2所示 。清楚的是，不同的溶液pH值不影響草酰胺。對(duì)活性炭吸附蒽的pH值也有類似的變化趨勢(shì)。因此，使用中等pH值來研究吸附等溫線和動(dòng)力學(xué)。
圖2.使用活性炭去除草酰胺的pH值(初始草酰胺濃度500mg / L，室溫下活性炭劑量1g / 100mL)。
接觸時(shí)間的影響
在設(shè)計(jì)批次吸附實(shí)驗(yàn)時(shí)，吸附發(fā)生的速率是最重要的。為了確定攝取草酰胺的平衡時(shí)間，在接觸時(shí)間下進(jìn)行研究，初始草酰胺濃度為1000mg / L，吸附劑劑量(活性炭為1g)，室溫和接觸時(shí)間為5-180分鐘。最初30分鐘，草酰胺的吸附迅速，最后在約120分鐘后達(dá)到平衡。在接觸時(shí)間的初始階段，農(nóng)藥的快速吸附可歸因于活性炭表面上活性部位的豐富可用性。之后隨著這些場(chǎng)地的逐漸占用，由于活性部位的數(shù)量減少或減少，吸附變得不太有效。接觸時(shí)間的進(jìn)一步增加并未增強(qiáng)吸附，因此，為進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)選擇活性炭的接觸時(shí)間為120分鐘。這與榛子殼獲得的結(jié)果一致。
目前的研究集中在使用環(huán)保型活性炭從水溶液中去除草酰胺類農(nóng)藥。已經(jīng)通過活性炭劑量，初始草酰胺濃度和接觸時(shí)間參數(shù)的變化來檢查吸附。吸附系統(tǒng)服從偽二階動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)果表明，活性炭可能是從水溶液中去除草酰胺的有希望的生物吸附劑。
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