发布日期：2018-11-07 13:43 来源：活性炭网 作者：活性炭网 浏览数：
抽象 开发了一种新型磁化棕壳废粉基活性炭（MPPAC，平均尺寸112m）的制备方法。 通过几种物理化学分析评估制备的MPPAC，并进行批次测试以除去布洛芬（IBP）。 场发射扫描电子显微镜
目前市售的化学品和配方超过6500万种，水生环境常常被各种有机成分污染[ 1 ]。特别值得关注的是药品; 他们不断通过废水排放口引入环境，并在饮用水中被发现[ 2 - 4 ]。由于高度的化学性质多样性，常规的处理过程，如生物降解，氯氧化，凝结，絮凝和沉淀，往往无法有效去除药物[ 5 ]。因此，在若干国家进行的调查中报告了水资源中药物的发生[ 6，7 ]是刺激需要是高度有效的，比较容易操作的水处理工艺，和节能[ 8，9 ]。
大量的研究已经进行，以除去采用膜过滤药品（纳滤膜和反渗透），光催化[ 10 ]，超声波分解[ 11]，使用臭氧[氧化12，13 ]，和电化学降解[ 14 ]。然而，诸如有毒转化产物，不完全去除，非常高的资本和操作成本以及复杂的维护和熟练的人员需求之类的缺点已成为实施这些技术的障碍。此外，氧化和生物过程通常将物质从一种形式转化为另一种形式，这可能不会导致排毒[ 15]。在水处理技术中，由于易于操作，设计简单，介质再生的可能性，污染物衰减的有效性以及不存在转化产物，因此经常使用吸附。土壤矿物，活性炭（ACS），中孔二氧化硅，沸石，和其他材料已经研究了它们的特性和吸附机制[ 16 - 19 ]。在吸附剂中，AC最广泛地用于去除水中的有机成分。此外，产自天然材料，城市固体废物和副产品，农业等廉价的交流受到很多关注，因为它可能会导致经济的水处理[ 18，20，21]。
在这项研究中，我们开发了一种新的合成路线，以便在许多热带国家基于廉价和丰富的农业碳质废物制备磁化的棕榈壳废物基粉末状活性炭（MPPAC）。理论上，MPPAC可以具有比未浸渍的PPAC更低的吸附容量，因为纳米磁铁矿浸渍具有显着的孔堵塞。为了减少微孔堵塞，我们尝试主要在PPAC表面涂覆磁性材料。特别是，所开发的制备程序可以以节能和成本有效的方式生产大量的MPPAC。据我们所知，这是首次报道开发磁化活性炭制备路线以进行水处理的研究。
作为一名模特制药污染物，布洛芬（IBP）的选择是因为它是世界上最广泛消费的药物之一，在许多水源被发现，以及在废水[ 22，23 ]。IBP的物理和化学特性列于S1文件的表A中。
该调查的主要目的是（i）制备涂有不同量Fe的MPPAC，（ii）使用各种光谱分析表征MPPAC，（iii）评估批次和重复操作中IBP的吸附能力和速率，（iv） ）确定热力学参数和吸附机理，最后（v）通过低热处理评估MPPAC的再生和再吸附能力。
由KOH活化的商业PPAC（筛目尺寸100×200，平均112μm）作为固体（pH9.8）购自Bravo Green Sdn。马来西亚，Bhd。七水硫酸亚铁（FeSO 4 ·7H 2 O），氢氧化钠（NaOH），硝酸钾（KNO 3），甲醇（HPLC级）和氯化钠（NaCl）购自R＆M Chemical。对于吸附，IBP（99％）得自Sigma-Aldrich。
将不同量的FeSO 4 ·7H 2 O（27g，54g，或72g）溶解在200mL蒸馏水中，并加入50g PPAC。将该悬浮液在353K加热2小时。然后，使用2.25g硝酸钾（KNO 3）和15g NaOH 制备50mL碱性溶液。在恒定搅拌下将该碱性溶液逐滴添加到PPAC悬浮液中。然后将悬浮液在353K下超声处理1小时。超声辐射的施加功率和频率分别为500W和50-60Hz。在洗涤和干燥之前，将悬浮液保持过夜以进行老化。用蒸馏水彻底洗涤沉淀物以除去化学残留物。
通过王水法测定加载到PPAC中的铁的量，其中通过10mL硝酸与30mL盐酸的组合制备强酸混合物。然后将MPPAC（0.1g）加入到10mL该混合物中，并将悬浮液超声处理30分钟。然后，将5mL悬浮液用蒸馏水稀释至50mL。过滤悬浮液（0.45μm孔径）并使用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析。王水提取结果显示PPAC上加载3.8,7.8或8.6％Fe ，分别添加27,54或72 g FeSO 4 ·7H 2 O. 因此，这些介质分别称为MPPAC-Fe（3.8％）， - Fe（7.8％）和-Fe（8.6％）。
通过X射线衍射（XRD），场发射扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱（FESEM / EDS），N 2气体等温线，傅里叶变换红外（FTIR）和pH pzc分析制备的介质。S1文件中提供了对这些分析的解释。
所有动力学试验均在pH7和室温下以各种离子强度进行。使用不同的MPPAC（8mg）处理离子强度为0,0.1 和0.5M的20mg L -1 IBP溶液（100mL）。在6小时内以不同的时间间隔收集IBP样品，随后使用紫外分光光度计（Spectroquant Phoro 100，Merck），220nm。使用拟二级动力学模型拟合实验动力学数据（参见SI）。使用不同质量的MPPAC（8-400mg），温度（298,308或318K）和pH（4和7）在0.1M NaCl下研究IBP对各种MPPAC的吸附等温线。对于等温线，应用IBP溶液并且悬浮液的操作条件与动力学实验相同。关于Langmuir和Freundlich等温线模型的更多信息在SI中注明。使用等温线的结果和以下等式计算等量吉布斯自由能，IBP在MPPAC-Fe上的吸附ΔG°（3.8％）。
其中K d是平衡常数，C a是平衡时吸附的IBP量（mg L -1），C e是平衡时溶液中剩余的IBP浓度（mg L -1），T是溶液温度（K），R是理想的气体常数。吸收的等量焓ΔH°和熵ΔS°也分别由ln（K d）对1 / T 的曲线的斜率和截距计算，使用下式：ΔG°=ΔH°-TΔS°。计算IBP在MPPAC-Fe（3.8％）上的吸附的恒定吸附摄取量等于50mg g -1和pH 7时的热力学参数。
进行两组重复吸附试验。在第一次试验中，MPPAC-Fe（3.8％），MPPAC-Fe（8.6％）和基于棕榈壳废物的颗粒活性炭（PGAC，20×40目）也用于比较吸附速度。在pH 7下用5mg L -1 IBP和0.1M离子强度进行四个循环的实验。在第二次试验中，使用MPPAC-Fe（3.8％）以与第一次试验中描述的相同条件进行13次重复吸附循环，但缩短了操作时间。一旦吸附完成，使用永磁体将MPPAC培养基与悬浮液分离，而使用膜过滤器（Whatmanno.1,0.45μm孔径）分离PGAC。
通过将0.01g培养基[PPAC，MPPAC-Fe（3.8％）或MPPAC-Fe（8.6％）]加入30mg g -1IBP（100mL）中24小时进行吸附。然后，洗涤回收的培养基以除去过量的IBP，并在烘箱中在353K下干燥。使用马弗炉（Dae Heung Science，DF-2）在623K下进行6次饱和培养基的重复热再生3小时。 。
涂有3.6％和8.6％Fe的PPAC和MPPAC的FESEM显微照片和EDS数据显示在图1A-1I中。PPAC的粗糙表面纹理见图1A。在铁浸渍后[ 图1D和1G ]，PPAC的光滑表面被占据，并且观察到海绵质地。如图1C，1F和1I所示的EDS结果表明PPAC不含任何Fe，而MPPAC-Fe（3.6％）和-Fe（8.6％）分别具有19.1和66.5wt％。特别地，从元素映射观察到的Fe在MPPAC-Fe中的均匀分散（8.6％）表明US辐照是在PPAC表面上涂覆Fe的可靠技术（图1J）。
图2A显示PPAC和MPPAC-Fe的XRD图谱（8.6％）。PPAC的XRD图谱表明典型的无定形碳形状并且显示出宽的不对称峰，对应于25°至~45°[ 24 ]。另外，该图案在~30°处显示出一个峰，对应于石墨的（4 0 0）反射（JCPDS文件，编号1-640）。MPPAC-Fe（8.6％）的XRD分析表明，该介质含有两种不同的氧化铁相：磁铁矿在35.42°（3 1 1），磁赤铁矿在43.47°（4 0 0），53.88°（4 2 2）和57.16°（5 1 1）（JCPDS文件，编号19-0629）。由于掺入磁铁矿和磁赤铁矿，MPPAC-Fe（8.6％）中石墨峰的强度急剧下降。
所有培养基的N 2吸附 - 解吸等温线[ 图2B ]表明基于IUPAC分类的I型等温线特征。该结果表明所有材料都具有相对高数量的微孔。具体而言，如PPAC所示，在低相对压力下的标记膝盖和多层中的非常低的斜率（0.8 <P / P 0 <1.0）指定了低的外表面并且没有显着的中孔性。根据IUPAC分类，所有介质都具有H4型磁滞回线，显示出狭缝形孔隙特征，其中吸附和解吸分支是平行的[ 25]]。然而，随着浸渍Fe的量增加，该图显示在高相对压力下的IV型特征等温线（0.8 <P / P 0 <1.0），表明中孔和大孔结构的形成。使用具有FAAS校正的Halsey方程来描述根据孔径的差异孔体积[20-2000Å; 图2C]。尽管所有介质在39Å处具有相似的主峰，但它们在>40Å时的孔体积具有显着不同的趋势。MPPAC-Fe（3.8％）在<100埃时具有比其他介质更高的孔体积，而更高的Fe含量介质在> 100埃时具有更高的孔体积。基于该结果，可以得出结论，随着Fe含量的增加，更多聚合的结构可以在磁铁矿和磁赤铁矿之间产生更高的颗粒间空间，导致在> 100的情况下更高的孔体积。
所有材料的详细孔特征总结在表1中。在介质中，PPAC总量最高（776.5 m 2 g -1），BET（754.8 m 2 g -1）和微孔表面积（603.7 m 2 g -1）。随着掺入的Fe量的增加，孔的性质，例如总的，BET和微孔表面积和体积，线性地降低，而总的和BJH孔体积随着掺入的Fe的量而增加（S1文件中的图A ）。
| 样品 | PPAC | MPPAC - 铁（3.8％） | MPPAC - 铁（7.8％） | MPPAC - 铁（8.6％） |
|---|---|---|---|---|
| 总表面积 a （m 2 g-1） | 776.5 | 684.9 | 585.0 | 568.1 |
| BET比表面积（m 2 g-1） | 754.8 | 666.5 | 571.5 | 555.5 |
| 微孔表面积（m 2 g-1） | 603.7（77.7％ b） | 503.2（73.5％） | 446.3（76.3％） | 408.2（71.9％） |
| BJH表面积 c （m 2 g-1） | 88.9（11.4％） | 111.2（16.2％） | 96.2（16.4％） | 109.1（19.2％） |
| 总孔容（cm 3 g -1） | 0.39 | 0.40 | 0.40 | 0.43 |
| 微孔体积 d （cm 3 g-1） | 0.28 | 0.23 | 0.20 | 0.19 |
| BJH孔容 e （cm 3 g-1） | 0.084（21.5％） | 0.150（37.5％） | 0.183（45.8％） | 0.229（53.3％） |
| pH PZC | 9.68 | NM f | NM | 9.11 |
一个在P /°= 0.201775532单点表面积。
b比表面积的部分[（比表面积/总表面积）×100％]。
c，d BJH解吸孔的累积体积在17.000Å和3,000.000Å之间。
e p / p°= 0.995时的单点吸附。
f没有测量。
在300K下测量浸渍有不同百分比的Fe的介质的磁化[ 图3A ]。所有介质都具有磁滞回线的非线性和可逆行为。作为重要的磁参数，MPPAC-Fe（3.8％）， - Fe（7.8％）和-Fe（8.6％）的饱和磁化强度（M s）分别为2.3,6.2和9.8 emu g -1。因此，随着PPAC上涂覆的Fe量的增加，磁饱和度增加。该磁性能有助于通过外部磁场使介质与悬浮液分离。图3B显示了MPPAC-Fe（3.8％）与镀镍钕磁体（1.25T）的分离现象。完全分离需要约30秒。
进行FTIR分析以检测PPAC，MPPAC-Fe（3.8％）和-Fe（8.6％）表面上各种有机基团的存在[ 图3C]。对于MPPAC-Fe（3.8％）和-Fe（8.6％），在3238和3309cm -1处观察到两条宽的羟基（OH -）基团，而PPAC几乎看不到它们。相反，PPAC在2979和2877 cm -1处有两个峰，表明存在CH伸缩[ 26]。另外，PPAC的IR光谱中1544cm -1处的峰表明芳环的C = C [ 27 ]。当Fe浸渍时，C = C芳香族信号消失，但羰基（C = O）和酚基在1627/1639和1415/1448 cm -1处被发现。用于3.8 / 8.6％的Fe浸渍介质[ 28 ]。此外，3.8％Fe浸渍介质的C = O信号小于8.6％。基于这些结果，可以得出结论，使用超声的Fe浸渍导致C = C基团的氧化，形成酚类和C = O基团，尽管氧化程度不同。在928和887厘米尖峰-1被发现的3.8％和8.6％铁浸渍介质，而PPAC没有表现出那些峰值。这些峰对应于四面体位置处的Fe的固有伸缩振动。此外，MPPAC-Fe（8.6％）在790 cm -1处具有峰值，归属于八面体Fe-拉伸振动[ 28 ]。
（图4A-4C）显示了PPAC或MPPAC在pH7.0下在不同离子强度下的IBP摄取动力学。在最初的100分钟内，所有培养基最初表现出快速的吸附速率，并且在200分钟内达到假平衡。快速初始吸附可以提供更易接近的表面以及活性位点的高可用性，而观察到的平台对应于由于IBP在活性位点上的积累而较慢的吸附速率。在0 M离子强度下，PPAC在50 min内具有最高的初始吸附速率，而MPPAC-Fe（3.8％）在0.1 M离子强度下具有比其他介质更高的吸附速度和容量。在所有情况下，MPPAC-Fe（7.8％）和-Fe（8.6％）的吸附容量和速率相似，但低于MPPAC-Fe（3.8％）。
通过伪二阶动力学模型，实验数据显示测定系数（R 2）高于0.99，表明可靠拟合。根据q eq，k 2和v 0的值，针对每种介质获得的数据在S1文件中的表B中进行比较。随着离子强度从0增加到0.5M，所有介质的平衡吸附容量都增加。这可以通过盐析效应来确定。也就是说，随着离子强度的增加，IBP的溶解度降低，从而可以增强对介质的吸附[ 29 ]。总体而言，MPPAC-Fe（3.8％）显示q eq为80.7-94.1mg g -1，与PPAC（76.3-94.7 mg g -1）相当。基于总表面积，MPPAC -铁（3.8％）具有更高的吸附密度（0.118-0.137毫克米-2）比PPAC（0.098-0.122毫克米-2）。
溶液pH值是吸附过程中的一个重要参数，因为它决定吸附剂和吸附质的电荷，从而控制吸附剂 - 山梨酸盐的静电相互作用[ 30 ]。因此，pH在确定所有类型培养基的吸附能力中起主导作用[ 16 ]。用的pK 一个的4.91值，在pH值大于较高的pK 一个，所述IBP分子转化为阴离子物质，而且几乎所有将在pH 7基于所计算出的日志d值（表A中被去质子S1文件的）在pH 4和7下的IBP，这表明具有更高的log D值，分子的疏水性增加。因此，IBP的疏水性在低于pK的pH下更高a。
MPPAC-Fe 的pH PZC值（9.11）（3.8％）低于PPAC 的pH 值（9.68）（S1文件中的图B ）。尽管Fe浸渍的AC具有较低的pH PZC，但是两种介质都显示出主要的碱性性质，这是由碳平面上的π电子的离域引起的[ 31 ]。然而，如图中的FTIR分析，形成在MPPACs酸性含氧官能团，降低pH PZC值由于其酸性性质[ 25，32 ]。
PPAC，MPPAC-Fe（3.8％）和MPPAC-Fe（8.6％）在pH4时的平衡吸附容量分别为111.7,113.9和87.6 mg g -1，分别高出1.23-1.35倍。比那些pH 7 [（图4D和4E）]。与之前的结果类似，在两种pH条件下，MPPAC-Fe（3.8％）具有比其他介质更好的吸附容量。此外，动力学参数K 2（4.88-5.98×10 -3 g mg -1 min -1）和v 0（2.72-4.08 mg g -1 min -1）在pH 7下比在pH 4下更高。因此，在中性条件下，观察到更快的吸附速率。就动力学而言，由于阴离子IBP与pH值低于pH PZC的介质带正电荷表面之间的静电相互作用，中性pH值比pH值“更好” [ 33]]。在pH 4下，IBP主要作为非离子物质（89摩尔％）存在，限制了有利的静电相互作用。然而，pH4显示出比pH7更高的吸附容量。作为主要的去除机理，IBP的芳环位于C = O基团的氧分子处作为供体 - 受体复合物，以及分散的π-π。与碳表面的相互作用。然而，作为带负电荷的物质，在pH7（55摩尔％）下的IBP，由于羧基与碳表面上的带正电基团之间的静电相互作用，难以具有分子位置。
将吸附等温线数据拟合到Langmuir和Freundlich模型（图5），并用于评估PPAC和MPPAC对于IBP摄取的Q max。平衡数据和其他计算值如表2所示。基于确定系数（R 2）的值，Freundlich模型更好地拟合了PPAC和MPPAC-Fe（3.8％）的数据，而Langmuir模型是最好的MPPAC-Fe（7.8％）和-Fe（8.6％） ）。作为吸附强度的函数，PPAC和MPPAC的1 / n值为0.12-0.31，<1，表明在所研究的条件下吸附是有利的。
| 模型 | 参数 | PPAC | MPPAC - 铁（3.8％） | MPPAC - 铁（7.8％） | MPPAC - 铁（8.6％） |
|---|---|---|---|---|---|
| 朗缪尔 | K L（g mg -1 min-1） | 21.8 | 0.74 | 0.52 | 0.28 |
| Q max（mg g -1） | 72.7 | 157.3 | 100.6 | 114.7 | |
| R 2 | 0.989 | 0.947 | 0.993 | 0.837 | |
| 符合Freundlich | K F（g mg -1 min-1） | 56.3 | 75.1 | 52.1 | 42.3 |
| 1 / n的 | 0.12 | 0.31 | 0.21 | 0.3 | |
| R 2 | 0.997 | 0.978 | 0.977 | 0.78 |
MPPAC-Fe（3.8％）具有最高的Q max（157.3mg g -1），其比PPAC（72.7mg g -1）高约2.2倍。基于总表面积，MPPAC-Fe（3.8％）的吸附密度为0.23mg m -2，比PPAC（0.094mg m -2）高2.5倍。
为了验证PPAC和MPPAC对IBP的去除机理，采用与MPPAC相同的方法合成了唯一的磁铁矿/磁赤铁矿，并且在5mg L -1 IBP 下测试了其吸附容量。吸附试验表明，磁铁矿/磁赤铁矿没有吸附能力。因此，可以提出IBP的芳环与活性炭的六方石墨之间的分散π-π相互作用是PPAC或MPPACs对IBP的主要去除机制[ 34 ]。如FTIR所示，MPPAC的孔表面的化学性质不同于PPAC的化学性质。对于MPPAC-Fe，IBP的高吸附密度（3.8％）可能与磁铁矿/磁赤铁矿浸渍过程中碳表面氧化产生的C = O基团有关。Guedidi 等。表明IBP主要被吸引到C = O表面基团，其中羰基作为电子供体，而IBP作为受体的芳环导致供体 - 受体复合物的形成。然而，正如MPPAC-Fe（3.8％）表现出较低水平的C = O基团和比MPPAC-Fe（8.6％）更高的吸附容量这一事实所表明，轻微氧化的碳表面可能促进IBP去除，因为孔结构可能当在氧化过程中形成较高量的含氧基团时会被阻塞[ 32 ]。作为补充证据，Kyzas 等人。据报道，药物化合物对4 h氧化AC的吸附容量为117 mg g -1，而5 h氧化显示吸附容量降低（91 mg g）-1），虽然总氧官能团增加了两倍[ 35 ]。图6显示了MPPAC的总体合成路线和合理的IBP去除机制。
使用pH7的等温线测试研究了MPPAC-Fe对IBP摄取的温度依赖性（3.8％）。所有等温线数据都符合Langmuir和Freundlich模型。结果，两个等温线模型都提供了良好的拟合（R 2 = 0.98-0.99）。还使用等温线数据计算热力学参数。在各种温度下，用Langmuir模型获得的Q max值相似，在127.5-131mg g -1的范围内（S1文件中的图C ）。Langmuir和Freundlich常数K L和K F也具有可比性，尽管在较高温度下对IBP的吸附亲和力略有增加。这也通过'n'的增加得到证实，表明更高的吸附亲和力。
基于在50mg g -1吸附容量下计算的K d值，估计的ΔG°分别为-1.69，-3.67和-7.99kJ moL -1，分别为298,308和318K 。通常，ΔG°（0至-20 kJ mol -1）的低范围可定义为物理吸附，而高范围（-80至-400 kJ mol -1）可解释为化学吸附[ 36] ]。因此，MPPAC-Fe（3.8％）的IBP吸附是自发的物理吸附过程。计算出的ΔH°和ΔS°值为6.35kJ mol -1和21.6JK -1 mol -1， 分别。由于ΔH°的正值，MPPAC-Fe（3.8％）对IBP的吸附可以定义为吸热过程。尽管ΔS°的正值表示由于水的解吸而在固溶界面处的无序增加，但MPPAC-Fe的ΔS°值（3.8％）低于其他参考值（表3）。这表明IBP的吸附与水分子竞争较小。
| 媒体 | 开尔文（K） | 吉布斯自由能，ΔG°（kJ mol -1） | 等量焓，ΔH°（kJ mol -1） | 吸附萎缩，ΔS°（J mol -1 K -1） | 参考 |
|---|---|---|---|---|---|
| 软木塞废物AC | 298-313 | -7.3 | 8.1 | 51.6 | [ 32 ] |
| 衣服AC | 298-328 | -1.0 | 60.2 | 205.4 | [ 37 ] |
| 艾蒿（Artemisia vulgaris） AC | 298-318 | -1.75到-5.73 | 57.5 | 198.2 | [ 38 ] |
| MPPAC - 铁（3.8％） | 298-318 | -1.69至-7.99 | 6.35 | 21.61 | 这项研究 |
首次重复去除IBP以比较每种培养基和周期的IBP摄取率。每个循环操作30分钟。在培养基中，MPPAC-Fe（3.8％）具有最高的IBP去除速度[ 图7A ]。动力学结果表明，除了第一个循环（完成需要10分钟）之外，在6分钟内通过MPPAC-Fe（3.8％）完全除去IBP。在MPPAC-Fe（8.6％）的情况下，在第二至第四循环期间在30分钟内完全除去所有IBP，但在第一循环中在约30分钟时保留约0.16mg L -1 IBP。这可以通过建立Na +来解释在第一个循环期间在介质表面上的层。PGAC没有完全去除IBP，并且其去除效率在四个周期内从58％逐渐降低至51％。因此，随着循环次数的增加，PGAC和MPPAC显示出不同的去除现象。如动力学结果所示，PPAC对PPP的去除受到阴离子Cl的阻碍-而MPPAC可能通过Donnan效应促进去除，因为Na +积累在磁铁矿/磁赤铁矿表面。通过使用拟二级动力学模型拟合数据，MPPAC-Fe（3.8％）具有最高的K 2（0.76-1.16 g mg -1 min -1）和v 0（4.96-7.5 mg g -1 min - 1）， 分别。动力学比较表明，MPPAC-Fe的K 2（3.8％）分别比MPPAC-Fe（8.6％）和PGAC高约1.9~2.8和9.1~15.8倍。对于v 0的情况，MPPAC-Fe（3.8％）比MPPAC-Fe（8.6％）和PGAC高1.8~2.5和24.6~35.4倍。
使用MPPAC-Fe（3.8％）的第二阶段重复吸附测试进行13个循环，缩短操作时间（15分钟）。尽管除第一个循环外，在第二个到第九个循环期间，每个循环中IBP几乎耗尽15分钟，但与第一个阶段相比，观察到较慢的吸附速率[ 图7B ]。得到13个循环的K 2和v 0分别为0.1~0.18 g mg -1 min -1和0.8~1.3 mg g -1 min -1 [ 图7C和7D]]。与第一阶段相比，这些值的减少是由于缩短的操作时间而发生的，其中先前吸附的扩散的IBP可以阻止IBP在随后的循环中的扩散。假设，这是因为IBP吸附的速率决定步骤是孔扩散，因为大多数吸附位点在微孔（<2nm）。为了证明这一假设，应用了几个动力学模型，如伪一阶，伪二阶，简单Elovich，幂函数和抛物线扩散，通过拟合动力学数据找到R 2的值（表C中的S1）文件）。结果，抛物线扩散具有最高的R 2对于所有的情况，提示IBP吸附量为扩散控制（表d S1文件）[ 39，40 ]。还通过用伪二级动力学模型拟合数据来获得耗尽时间（图7E）。随着K 2和v 0降低，IBP的耗尽时间在第10-13周期内增加至36-67分钟。
热再生和再吸附试验进行六次（图8）。MPPAC显示出比PPAC更好的再吸附能力。对于每个循环，PPAC和MPPAC显示出不同的吸附模式。在PPAC的情况下，在第二次循环后吸附容量急剧下降。在第六个循环中，吸附容量仅为13mg g -1。MPPAC-Fe（3.8％）和MPPAC-Fe（8.6％）均显示第二次循环的吸附容量增加，但吸附容量在第六次循环时逐渐降低至70和86 mg g -1，均为41与第一次吸附值相比减少了22％。
基于获得的结果，我们建议磁铁矿/磁赤铁矿具有热催化作用降低解吸能量[ 41，42 ]。此外，IBP的低温解吸可能表明吸附与物理吸附而不是化学吸附有关[ 43 ]。几个循环后吸附容量的降低是由于吸附在微孔中的IBP的不完全解吸或官能团的耗尽。然而，应进行进一步研究以确定最佳再生温度而不损害碳孔结构。即使在六个再生循环后，MPPAC的磁性也没有改变。其他再生方法，如使用酸碱[ 44由于磁铁矿低pH条件的溶解，解吸将是不利的。
通过经济且可扩展的制备方法，我们成功地合成了MPPAC，其中磁铁矿/磁赤铁矿均匀地沉积在PPAC的外表面上。基于FTIR的结果，发现使用超声的Fe浸渍导致PPAC的表面碳的氧化，形成酚类和C = O基团。值得注意的是，等温线结果表明，MPPAC-Fe（3.8％）的Q max（157.3 mg g -1）高出约2.2 倍，吸附密度高达2.5倍（0.23 mg m -2））比PPAC。基于总体结果，发现IBP去除的主要机制是供体 - 受体络合物，具有C = O基团和与碳表面的分散π-π相互作用。通过重复吸附试验，发现孔扩散是速率决定步骤，MPPAC-Fe（3.8％）具有比MPPAC-Fe（8.6％）和PGAC快得多的去除能力。由于磁铁矿/磁赤铁矿在低温下的热催化作用，磁化活性炭显示出比PPAC更好的再生。
Copyright © 2018 WWW.HXT7.COM 活性炭网 版权所有 桂ICP备15006904号-5
服务热线：13612777675 | 客服QQ：461763946 | 在线客服QQ：