引言

甲醛被确定为引起病房综合症的物质之一，由于其杀菌作用，已被医院和工业用作防腐剂，杀菌剂，杀菌剂和消毒剂。其他产品中也含有甲醛，如化学品，刨花板，家用产品，胶水，永久压榨织物，纸制品涂料，纤维板和胶合板。由于不充分的分配技术和缺乏空气循环，甲醛的使用密集，因此引起了人们的关注。1  鉴于其广泛使用，毒性和挥发性，甲醛暴露是人类健康的重要考虑因素（IARC，法国）。它也是一种可疑的人类致癌物质，与鼻癌和肺癌有关。2,3 上呼吸道的刺激从120 g / m 3的HCHO 开始，在240 g / m 3时变得更常见，而下呼吸道的症状如咳嗽，胸闷和喘息在较高水平（> 6,000） g / m 3）但可以在细颗粒存在下以较低浓度（约80g / m 3）发生。4

由于在标准大气条件下蒸气压较高，甲醛被发现为较高量的蒸汽。因此，大多数研究是通过设计碱金属探针或与石英或二氧化硅上负载的稀土结合来检测甲醛浓度来进行甲醛蒸气的去除。五 来自纺织品，油漆，纸张和纸浆以及家具行业的液体流出物由于其用作溶剂的性质而还含有高含量的甲醛。已经尝试通过尿素对废物流出物进行化学处理来除去甲醛，从而通过过滤和离心除去固体产物。6经济地研究了  吸附剂状活性炭，植物树皮，从稻壳和咖啡渣等天然来源制备的碳。7-10 不同含量klinoptilotit的硅藻土热活化的影响，Al掺杂石墨烯，活性炭纤维的实施对气态甲醛与大气混合物与水蒸气的吸附表明甲醛羰基和羟基水溶液的相互作用增加在celite频道中的群体。11-13

在这项工作中，甲醛的批量去除是在室温下从液体系统中通过吸附到市售吸附剂如活性炭和氧化铝上进行的。商业福尔马林的酸度通常归因于羧酸，特别是甲酸作为杂质的存在。14 因此，吸附剂已经用亲核试剂处理以增强所选吸附剂的活性，这可以利用甲醛的酸性。仅强调了所选吸附剂的动力学和等温线研究。

材料与方法

活性炭粉末购自Merck Chemicals。从斋浦尔市周围的污水处理厂收集新鲜的活性氧化铝，用于去除工业废水。福尔马林用作甲醛的来源。使用甲醇作为溶剂以溶解甲醛，以避免在剧烈搅拌下吸附甲醛。由于吸附甲醛的估算是针对通常具有600ppm的高甲醛量的工业废水水平，因此光谱分析假定在如此高的甲醛浓度检测水平下存在缺陷。因此，所用的分析方法是OSHA滴定分析实验室测定甲醛的方法，该方法是以甲醛滴定为亚硫酸钠，以胸腺嘧啶为指示剂。

使用碳酸钠与酚酞和甲基橙作为指示剂，使用双端点法标准化HCl。

制备由碳和氧化铝处理的吸附剂的步骤如下：

通过酸处理在活性炭中引入氨基（AC-1）7

浓硫酸和硝酸处理将硝基引入活性炭的表面。通过铁粉和盐酸与氨基的反应还原硝基。

通过氨液处理氨基引入活性炭（AC-2）和氧化铝（NAl）

为了改进吸附剂以更高程度地除去甲醛，用碱性化合物如氨水处理吸附剂如活性炭和活性氧化铝，以提供除去甲醛的基本实体。称量吸附剂并将其放入烧瓶中以加入足量的25％氨水。将吸附剂静置24小时，然后在热空气烘箱中干燥以除去过量的氨水。

吸附实验

每种吸附剂的50ml甲醛原料的样品制备和浓度测定通过OSHA的甲醛滴定分析方法进行。在125ml烧杯中称量5g每种吸附剂，向其中加入45ml甲醛原料，并在磁力搅拌器上搅拌该系统5至12小时，以达到吸附平衡。接触时间后，使用Whatmann滤纸级42回收每批的滤液。通过OSHA的滴定法测定每批吸附剂的甲醛平衡浓度。使用相同的方案收集用于时间研究和剂量研究的数据点，以用于建立吸附和等温线的动力学。

结果和讨论

对于用浓硫酸和硝酸处理然后用铁粉和盐酸还原的AC-1表面生成氨基，认为吸附在活性炭上的甲醛量增加由于活性炭表面与甲醛之间的相互作用增加，引入氨基，甲醛在活性炭上的吸附取决于化学物质，即甲醛与活性炭氨基之间的相互作用[7]。AC-2和NA1使氨离子粘附到它们的表面上，这被认为是表面相互作用。图1显示了使用参考滴定法为甲醛制备的标准曲线。

未改性和改性吸附剂

的时间研究图2中反映的用于甲醛吸附的活性炭的时间研究定义了当最初开始该过程时，单层的开发非常快。随着接触时间的增加，在12小时的时间段后达到饱和水平。在吸附突然上升后接近平衡时图中的下降指示在接触时间3小时后单层受到干扰以进一步吸附。

图3的曲线的平滑流动表明，甲醛的吸附均匀减少，因为均匀地引入AC-2表面的氨基通过吸附甲醛而耗尽。与活性炭相比，在接触时间短的情况下非常明显地实现了平衡。

图4显示了NA1的时间研究。所得曲线的显着特征是认为吸附量比氨水处理活性炭低，固定时间间隔内的吸附均匀，因此可以改善氨水处理，提高活性氧化铝的吸附容量。

未改性和改性吸附剂的时间研究有助于确定具有均匀吸附模式的合适吸附剂和可预测的可行动力学研究。与未改性和改性的活性炭相比，氨水处理的活性氧化铝（NA1）显示出未处理的活性氧化铝的吸附容量的非常高的改善。基于改进的吸附容量特性，进行动力学研究以及氨处理的活性氧化铝的平衡研究以确定速率常数，这将进一步有助于模拟动力学。
 

表1：基于每克吸附剂吸附的吸附剂的  选择点击此处查看表格

表2：等温线常数的值  单击此处查看表格

表3：速率常数的值  单击此处查看表

图1：甲醛的标准滴定曲线  点击此处查看图

图2：活性炭的时间研究  点击此处查看图

图3：AC-2的时间研究  点击此处查看图

图4：NAl的时间研究  点击此处查看图

图5：AC-1的时间研究  点击此处查看图

图6：NAl的Langmuir吸附等温线  点击此处查看图

图7：NAl的Freundlich吸附等温线  点击此处查看图

图8：NAl的Pseudo I Order Kinetics图  点击此处查看图

图9：NAL的伪二阶动力学图  点击此处查看图

等温

线研究使用两种众所周知的吸附等温线Langmuir和Freundlich研究获得的实验数据的拟合。

使用Langmuir等温

线Langmuir等温线的数据拟合用于拟合实验数据。Langmuir等温方程式如下（方程式1）。

在上式中，m和c分别表示吸附在吸附剂上和溶液中的甲醛的平衡质量。将图（图6）对1 / m和1 / c作图，以计算Langmuir吸附常数（A max和k）的值，并将得到的值记录在表-2中。

使用Freundlich等温

线的数据拟合Freundlich等温线也用于拟合实验数据。Freundlich等温方程式如下（方程式2），其中m和c分别表示吸附在吸附剂上和溶液中的甲醛的平衡质量。Freundlich吸附常数（k和n）的值通过绘制ln（m）和ln（c）之间的图（图7）来计算，并且在表-2中报告了相同的值。
 

动力学研究进行

吸附动力学研究以发现假定一级和二级反应的吸附速率常数。

伪一级反应动力学

伪一级反应动力学遵循下面提到的直线方程，

log（q eq -q t）= log（q eq）-k1 / 2.303xt ...（3）

其中q eq， q t和t是平衡浓度，溶液中甲醛在任何时间的浓度和时间。上述等式是直线方程，通过绘制（图8）实验数据提供速率常数k 1的估计，并且获得的值报告在表-3中。

二级反应动力学

还通过假定二级反应来检查吸附动力学。下面给出了二阶方程的积分线性化形式，

其中，q eq， q和t分别是平衡浓度，溶液中甲醛随时间的浓度和时间。k 2是甲醛吸附的二级速率常数。图9显示了t / q对t的曲线图，其中计算了k 2的值并在表3中报告。

对于AC-1的表面，认为吸附在活性炭上的甲醛的量随着引入的氨基的增加而增加，这是因为活性炭的表面与甲醛之间的相互作用增加。当进行高温干燥时，NA1开发了更多的氨基浸渍，导致与AC-1相比更多地引入氨基，AC-1在洗涤过程中可能已经失去表面可用的硝基以除去硫酸亚铁。甲醛在非均相活性炭上的吸附主要基于化学吸附，即甲醛与活性炭的氨基之间的相互作用。

吸附常数k值在Tanada 等人证明的范围内，（1999）并且Freundlich等温线的RMS大约接近1，并且比从Langmuir等温线获得的RMS更合理。因此可以推断出甲醛的吸附
 

在改性氧化铝表面上遵循Freundlich等温和伪二级动力学，具有改善的表面相互作用和吸附能力，而不是由浓硫酸和硝酸改性的活性炭所获得的。7