编者注:本文是2014年4月的一篇文章的延续,可以在WaterTechOnline.com上找到。

MTBE意想不到的后果

将甲基叔丁基醚(MTBE)加入汽油中作为燃料添加剂,以促进点火并改善空气质量。MTBE污染了重要的地下水饮用水来源,因为它是非常水溶性的,并且与氢化合物相比,从泄漏的储罐相对快速地从地下泄漏迁移。它在低痕量浓度的饮用水中具有不良味道和气味,因此需要除去。GAC删除了MTBE,但其使用碘或丁烷数量无法预测其批次或供应商与供应商的性能。碘值不能预测GAC供应的MTBE负载能力,但跟踪容量数字确实相关(见表1)。碘和丁烷ASTM测试填充了广泛的吸附空间,但四氟甲烷仅被小的高吸附能吸附空间吸收。MTBE吸附所需的位点。从而,

TCN和碘值的比较

基于碘值,商业活性炭的痕量水性MTBE吸附是不可预测的,因为MTBE是非常水溶性的并且以低ppb浓度存在。潜在的GAC吸附物水溶性越大,吸附越困难,其负载能力越低。吸附质越接近饱和浓度,GAC负载越高,高于饱和度就会得到两相液体。与碘相比,GAC具有低且可变的MTBE去除能力,但当使用TCN作为与水中MTBE去除的相关性时,负载能力更可预测。对于几种活性炭,该对比评价的结果示于下表1中样本。该数据集告诉我们TCN值随着MTBE增加的负载或容量而增加,并且碘值与MTBE负载无关。

上述数据表显示,不同的活性炭样品TCN与从清洁水中去除MTBE直接相关。它还清楚地表明碘值与MTBE去除性能无关。

这种痕量容量数测试方法预计对地下水供应源的饮用水最有用。地表水源倾向于含有更多的有机污染物,因此我们期望竞争有限数量的高吸附能量位点。HAE位点是物理吸附小水溶性有机化合物所必需的,如MTBE,THM,氯乙烯和其他小水溶性化合物。由于美国大约一半的饮用水源是地下水供应,因此TCN测试方法应该是有用的。

讨论         

准确测试方法来预测活性炭的特定应用性能对于活性炭用户和制造商选择最佳是至关重要的。活性炭有很多应用。所有碳都不一样,你需要明智地选择。在给定应用中比竞争碳持续时间长两到三倍的碳比先前突破的碳更有用。早期的GAC突破导致回购未使用的碳并改变废弃的废碳及其处置。当TCN已被消耗且MTBE填充的微孔不可用于提供更多所需的MTBE物理吸附时,MTBE使用GAC的可能性仍然很大,但仍然具有良好的碘值。明显,MTBE相对较少使用的碳可以重新激活用于许多用途,或者市政当局可以在其城市污水处理厂使用这种MTBE二氧化碳。目前市政污水处理厂没有提供用活性炭进行显着的三级处理,但众所周知它们的流出物具有有害的有机化合物,这些有机化合物可以用活性炭很好地除去。1

通常认为吸附空间或孔需要比吸附分子体积大1.3至1.8倍。因此,小分子最好吸附在最小的高吸附能量孔中。术语孔和吸附空间可互换使用。小分子的物理吸附是纳米技术现象。分子的吸附取决于被吸附物和石墨片之间三个分子距离的能量,即单分子层离开是一个相对吸附力,双分子层相对力是1/8,三分子层远离GAC石墨血小板的相对吸附力相比单分子层是二十七分之一(1/27 并且远离石墨片的三个分子层导致可忽略的物理吸附。1当固体的大部分原子在表面时,吸附物与固体的质量比变为显着的放大率。

从水中物理吸附溶剂增强了液化,即,在微孔中浓缩至饱和之前,吸附物在微孔中以液体状态从水中出来。吸附物通过来自石墨片的伦敦力场集中在特定的吸附空间中。5吸附剂的极化率决定了它们作为液体或固体从水中流出的程度,例如化学品储存室中瓶子中分子的物理状态。极化率是折射率的直接反映。

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结论

如果您在获得预期的GAC性能(每磅或活性炭体积加仑处理)中使用碘值作为评估进入GAC的预测因子去除小水溶性目标分子时遇到问题,则需要考虑使用TCN测试方法来帮助解决此问题。即使您没有遇到此问题,您也需要了解TCN和GAED高级测试方法以及它们可以为您未来的物理吸附过程应用做些什么。TCN使用用于ASTM国际丁烷和四氯化碳活性测试的通用工业标准设备。GAED完全表征还可以确定TCN值,但使用更复杂的设备和软件。