活性炭對(duì)廢水有機(jī)硒的吸附

　　有機(jī)硒簡(jiǎn)單地是指包含硒(Se)與其他元素(例如碳，氧，氫和氮)結(jié)合作為其結(jié)構(gòu)一部分的化合物。有機(jī)硒的主要形式是硒氨基酸和硒蛋白。在水環(huán)境中，有機(jī)硒可歸為新興污染物。它以硒代蛋氨酸和硒代半胱氨酸的形式存在于工業(yè)廢水中，主要來(lái)自采礦，石油和天然氣精煉廠以及燃煤發(fā)電廠。蛋氨酸和硒代半胱氨酸已知具有比無(wú)機(jī)硒物質(zhì)的生物利用度更高，更容易被吸收。這次我們研究測(cè)試使用兩種吸附劑活性炭和納米零價(jià)鐵作為去除有機(jī)硒的處理技術(shù)，評(píng)估了吸附材料的實(shí)用性。

　　吸附測(cè)試中的材料規(guī)格

　　本研究中使用的所有化學(xué)品均按原樣使用。有機(jī)硒類的硒代蛋氨酸(>98%)和硒代半胱氨酸(>98%)。鹽酸(HCl)(>98%)，氫氧化鈉(NaOH)(>98%)，納米零價(jià)鐵(60-80nm>99%)韓研有機(jī)硒的吸附專用活性炭購(gòu)買。活性炭的吸附劑的形態(tài)學(xué)特性在掃描電子顯微鏡上如圖1所示。BET表面積和總孔體積是通過(guò)在氮吸附獲得的。

　　圖1：活性炭(a)和納米零價(jià)鐵(b)的SEM圖像。

　　活性炭吸附有機(jī)硒

　　我們進(jìn)行了分批吸附測(cè)試，活性炭吸附有機(jī)硒物質(zhì)的分批實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示，活性炭去除有機(jī)硒比nZVI更有效。吸附實(shí)驗(yàn)3小時(shí)后，觀察到活性炭從水中去除了96%的硒代半胱氨酸和86.76%的硒代蛋氨酸，而39.44%的硒代半胱氨酸和不到1.05%的硒代蛋氨酸從水相轉(zhuǎn)移到nZVI中。物理吸附和化學(xué)吸附是活性炭吸附的兩個(gè)主要機(jī)理。前者是由吸附物和活性炭表面之間形成的相對(duì)較弱的范德華力引起的。相反，后者是由吸附物分子與吸附劑表面之間的化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動(dòng)的。

　　圖2：在25°C下使用7g/L的活性炭和pH7.0的納米零價(jià)鐵去除有機(jī)硒3小時(shí)的比較。

　　相反，有機(jī)硒(硒氰酸鹽)的元素鐵去除機(jī)理是由腐蝕過(guò)程驅(qū)動(dòng)的，腐蝕過(guò)程去除了致密的氧化物層并激活了Fe(0)。當(dāng)在水中存在溶解氧(DO)時(shí)將Fe(0)混合在水中時(shí)，F(xiàn)e(0)被氧化成亞鐵離子。氧化過(guò)程將產(chǎn)生三價(jià)鐵離子，隨后在水中形成疏松的氫氧化鐵。這種現(xiàn)象稱為Fe(0)吸附過(guò)程，它描述了硒氰酸酯的nZVI去除機(jī)理。鑒于硒氰酸酯是一種有機(jī)硒化合物，并具有類似的特性，預(yù)計(jì)可以采用類似的去除方法。

　　相比之下，活性炭具有更好的性能，并且可歸因于以下原因：(1)活性炭具有微孔結(jié)構(gòu)，可導(dǎo)致較大的活性表面積，且具有BET孔體積，平均孔徑為微孔。第二個(gè)原因是活性炭-氧表面官能團(tuán)(例如羧基和酚基)可以與有機(jī)硒反應(yīng)形成化學(xué)鍵。已知有機(jī)硒含有氨基和羧酸。所述官能團(tuán)可以創(chuàng)建氫鍵與活性炭表面氧。另外，硒具有類似于硫的電負(fù)性，并且能夠形成與硫和氧相同的強(qiáng)氫鍵。另一方面，nZVI吸附較弱。它可以歸因于活動(dòng)站點(diǎn)數(shù)量有限。表面面積比活性炭小得多，通常小于100m2/g。硒代半胱氨酸是用硒代替硫的半胱氨酸的類似物，而硒代蛋氨酸是用硒代替硫的蛋氨酸的類似物。因此，預(yù)計(jì)污染物將具有相似的行為以及與鐵的相互作用。

　　活性炭對(duì)廢水有機(jī)硒的吸附，在對(duì)比了納米零價(jià)鐵發(fā)現(xiàn)。活性炭對(duì)去除有機(jī)硒具有更高的親和力，因此被認(rèn)為是更好的吸附劑候選物。在所有測(cè)試的pH值下，去除率均超過(guò)93.99%。在納米零價(jià)鐵的情況下，pH的變化會(huì)顯著影響吸附能力在pH4.0時(shí)，約57.8%的硒代半胱氨酸被去除。用活性炭在中性pH下的吸附速度比較快，在該過(guò)程中觀察到瞬時(shí)去除了有機(jī)硒。我們是專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)活性炭的生產(chǎn)廠家，有自己的研發(fā)實(shí)驗(yàn)室和科研人員，可以給您提供技術(shù)支持和售后服務(wù)，了解詳情請(qǐng)立即咨詢我們。

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