椰殼活性炭的吸附催化作用

發(fā)布日期：2016-03-02 00:00 來源：http://www.wetown-elec.com 點擊：

　　以椰殼活性炭為吸附劑進行了模擬水樣中的Ｎ-ＤＢＰ前體物———天冬氨酸的吸附去除實驗，考察了吸附時間和溶液ｐＨ對吸附效果的影響，分析了吸附等溫線、吸附動力學(xué)特征以及吸附熱力學(xué)相關(guān)參數(shù)。

　　實驗結(jié)果表明，在不同的投加量下，椰殼活性炭對ＤＯＮ的吸附均在１８０ｍｉｎ時達到平衡；升高或降低水樣的ｐＨ會使吸附量顯著下降；椰殼活性炭對天冬氨酸的吸附過程符合準二級動力學(xué)方程和Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程（Ｒ２＞０.９９）；膜擴散及內(nèi)擴散階段為吸附的控制階段；在３０３Ｋ的溫度下，椰殼活性炭對天冬氨酸的最大吸附量為８.３３ｍｇ／ｇ。對熱力學(xué)結(jié)果的分析表明，該吸附反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在常溫常壓下不能自發(fā)反應(yīng)。

　　溶解性有機氮（ＤＯＮ）是原水中溶解性有機物（ＤＯＭ）和溶解性總氮（ＴＤＮ）的重要組成部分。在飲用水生產(chǎn)過程中，氯化消毒極易使ＤＯＮ反應(yīng)生成具有強“三致”作用的含氮消毒副產(chǎn)物（Ｎ-ＤＢ-Ｐｓ），包括鹵代硝基甲烷（ＨＮＭｓ）、鹵代乙腈（ＨＡＮｓ）、亞硝胺等，嚴重影響飲用水安全，已受到越來越多的關(guān)注。由于這些副產(chǎn)物的前體物主要由ＮＨ類、氨基類、腈類、嘌呤、嘧啶、硝基化合物等組成，種類多、親水性強且分子質(zhì)量小等，一般不易在常規(guī)給水處理工藝中被去除。

　　Ｌｅｅ等、劉冰等、李偉等、劉成等的研究表明，在給水處理的常規(guī)混凝沉淀工藝中，ＤＯＮ的去除率只能維持在１５％～２０％左右，且主要去除的是相對分子質(zhì)量大的ＤＯＮ，而相對低分子質(zhì)量的ＤＯＮ去除卻很少?；钚蕴孔鳛橐环N應(yīng)用廣泛的吸附劑，具有工藝簡單，操作方便的優(yōu)點，對小分子有機物的吸附較為有效。

　　氨基酸是飲用水原水中有機氮的重要組分，且氨基酸是水中小分子ＤＯＮ的典型代表，Ｓｈａｎ等對含天冬氨酸在內(nèi)的１２種有機氮化合物進行了氯化及氯化臭氧實驗后發(fā)現(xiàn)，天冬氨酸在２種情況下均會產(chǎn)生一定量的ＨＮＭｓ。而王超等的研究也表明，在２０種基本氨基酸中，經(jīng)氯消毒后天冬氨酸的鹵乙酸和鹵乙腈生成潛能均高于其他種類氨基酸。

　　鑒于此，本研究選取天冬氨酸配置含小分子ＤＯＮ的模擬原水，采用椰殼活性炭作為吸附劑，通過實驗來考察其對模擬水樣中ＤＯＮ的吸附性能，分析ｐＨ和吸附時間對吸附性能的影響，并通過吸附動力學(xué)、吸附等溫平衡以及吸附熱力學(xué)實驗，分析其吸附機理，旨在為有效去除飲用水中的ＤＯＮ提供理論依據(jù)。

椰殼活性炭在許多吸附過程中伴有催化反應(yīng)，表現(xiàn)出催化劑的活性。例如活性炭吸附二氧化硫經(jīng)催化氧化變成三氧化硫。由于活性炭濾料有特異的表面含氧化合物或絡(luò)合物的存在，對多種反應(yīng)具有催化劑的活性，例如使氯氣和一氧化碳生成光氣。

　　由于活性炭濾料和載持物之間會形成絡(luò)合物，這種絡(luò)合物催化劑使催化活性大增，例如載持鈀鹽的椰殼活性炭，即使沒有銅鹽的催化劑存在，烯烴的氧化反應(yīng)也能催化進行，而且速度快、選擇性高。

　　由于椰殼活性炭具有發(fā)達的細孔結(jié)構(gòu)、巨大的內(nèi)表面積和很好的耐熱性、耐酸性、耐堿性，可作為催化劑的載體。例如，有機化學(xué)中加氫、脫氫環(huán)化、異構(gòu)化等的反應(yīng)中，活性炭是鉑、鈀催化劑的優(yōu)良載體。