活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭在重金屬中的電吸附，在以前的介紹中有很多關于使用活性炭吸附劑用于去除金屬和金屬化合物的數據，但一般不低微克·L -1的水平。然而，在某些條件下，通過施加電位控制的吸附/解吸或ES / ED(即在電場中的固體吸附劑上的吸附/解吸附)以提高活性炭的容量，可以顯著提高活性炭吸附劑的有效性并且以促進其后續再生。

　　正，負和中性物質的吸附平衡取決于電極電荷。表面負載的偏振依賴性與零電荷的電勢有關，即25E PZC，對于溶液中的特定濃度的吸附。中性物質在E PZC處或其附近最強吸附，隨著表面變得更陰極或陽極，帶正和負電的物質的負載分別增加。這些相互作用對于非極化電極是很好理解的。然而，它們并不直接適用于活性炭由于它們的表面官能團和它們的異構大力表面以及粒子之間復雜的電位分布。

　　有數據表明負載苯酚的顆粒狀活性炭的電化學再生的效率高達95%。還研究了負載苯酚的椰殼活性炭的電化學再生，發現再生效率高達85%。還觀察到，對于苯酚，陰極比陽極再生約20%更好。假設一種機制包括解吸和隨后的氧氣或氯化物(從NaCl電解質)到CO 2的電化學氧化和水。優越的陰極電解吸性能歸因于鈉陽離子遷移到陰極，其有兩種方式幫助苯酚解吸：苯酚鈉的形成，其不能很好地吸附在碳表面上; 并增加了陰極附近的局部pH值，這也降低了活性炭吸附劑對苯酚的吸附能力。由于濃度極化效應的減少和外部傳質的改善，溶液的混合也被發現改善了電極吸收。

　　現在我們開始研究活性炭的電吸附選擇用于該研究的吸附劑是通過蒸汽活化褐煤生產的酸洗過的顆粒活性炭。的比表面積，總細孔容積，平均粒徑及pH PZC此吸附劑是650米2 ·克-1，0.95毫升·克-1，分別為1.3毫米，6.3毫米。韓研活性炭已被用作水溶液系統中重金屬和其他物質的吸附劑，已有20多年的歷史。

　　研究步驟：分批攝取實驗使用500毫升500 mg·L -1 NaCl支持電解質進行。使用原子吸收標準制備所需濃度的砷和鉻的電解質。使用As 2 O 3和(NH 4)2 Cr 2 O 7制備砷和鉻標準物， 分別。使用氯化鎳(II)和硝酸鐵(III)制備含有Ni(II)和Fe(III)的工作電解質。用于制備標準品。所有實驗器材使用A級容量玻璃器皿制備，使用標準實驗室程序進行定量清潔。在制備工作電解液時，使用移液管分配原子吸收標準液。

　　圖1中給出了用于實驗的分批電池的示意圖。它由兩個相同的鉑網集電器(基于99.9%的金屬，100×100目，0.0762mm直徑的導線)和Pt導線(基于99.95%的金屬，0.025mm直徑)編織到網中用于電連接; 三個PVC墊圈(9/16“內徑，1.25”外徑，0.0625“厚度);兩個聚丙烯網狀盤(121×121目，1.25”外徑); 和兩個橡膠墊圈(9/16“內徑，1.25”外徑，0.0625“厚度)，活性炭吸附劑顆粒作為單層填充到最下面的鉑網上，在最下面的墊圈的中心腔內。將細胞用四個PTFE機器螺釘

　　在典型的實驗中，將500ml的電解質裝入批量電池。電化學電位由直流電源供電。允許正常吸附，電吸附和電極吸附，同時用100-1000移液管取1ml樣品。所有樣品根據USEPA方法200.9保存51由稀釋用1毫升0.5莫爾-1 HNO。

　　通過石墨爐原子吸收光譜法(GFAAS)和Perkin Elmer 4100 ZL塞曼原子吸收光譜儀進行金屬分析。GFAA分析的準確性通過定期分析標準參考物質1640(NIST)來監測，該標準參考物質含砷為26.71±0.42μg·L -1。在對一系列實驗樣品的典型分析中，每5個樣品分析NIST標準。作為典型精度的例子，一次分析結果的平均NIST 1640砷濃度為25.9μg·L -1，基于14次重復分析，標準偏差為1.7%; 這些結果是本文所有分析的典型結果。

　　為了更好地研究活性炭表面上的電吸附/電極吸附，活性炭是一種相對無效的正常的無輔助吸附劑，用于含水量為0.15-0.30 g·L -1的無機砷，用于含Ca的電解質。100μg·L -1砷(pH 4.5)。陽極電化學電位在活性炭上的應用導致通過電吸附增強的吸收，伴隨著在電極表面富含陰離子的電化學雙層的帶電。還證實了在施加1.50V的陰極電勢時可以接近100%再生吸附劑。

　　其他金屬離子的存在已被證明對正常，無輔助的吸附，電吸附和吸附在活性炭上的砷的電極吸附具有顯著和復雜的影響。含鉻體系中的吸收機理已被證明是鉻濃度，并且仍然是正在進行的調查的主題。鉻的存在導致比含有鎳的體系更大的吸收，達到+ 1.25V的電吸附電位。然而，增加陽極電位至+ 1.50V導致As-Ni比As-Cr系統更大的砷吸收。

　　已經表明Fe(III)的存在對活性炭上的砷的電吸附具有顯著的增強作用。在研究的As-Cr，As-Fe，As-Ni體系中，As-Fe體系表現出最大的吸收的砷，并且在受到1.75V陰極電勢時以最高的效率再生。在鐵存在下電吸附觀察到的行為可能對ZVI修復技術的機理/應用具有重大影響。

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