活性炭對廢水有機硒的吸附
活性炭對廢水有機硒的吸附
有機硒簡單地是指包含硒(Se)與其他元素(例如碳，氧，氫和氮)結(jié)合作為其結(jié)構(gòu)一部分的化合物。有機硒的主要形式是硒氨基酸和硒蛋白。在水環(huán)境中，有機硒可歸為新興污染物。它以硒代蛋氨酸和硒代半胱氨酸的形式存在于工業(yè)廢水中，主要來自采礦，石油和天然氣精煉廠以及燃煤發(fā)電廠。蛋氨酸和硒代半胱氨酸已知具有比無機硒物質(zhì)的生物利用度更高，更容易被吸收。這次我們研究測試使用兩種吸附劑活性炭和納米零價鐵作為去除有機硒的處理技術(shù)，評估了吸附材料的實用性。
吸附測試中的材料規(guī)格
本研究中使用的所有化學品均按原樣使用。有機硒類的硒代蛋氨酸(>98%)和硒代半胱氨酸(>98%)。鹽酸(HCl)(>98%)，氫氧化鈉(NaOH)(>98%)，納米零價鐵(60-80nm>99%)河南博友有機硒的吸附專用活性炭購買?；钚蕴康奈絼┑男螒B(tài)學特性在掃描電子顯微鏡上如圖1所示。BET表面積和總孔體積是通過在氮吸附獲得的。
圖1：活性炭(a)和納米零價鐵(b)的SEM圖像。
活性炭吸附有機硒
我們進行了分批吸附測試，活性炭吸附有機硒物質(zhì)的分批實驗結(jié)果如圖2所示，活性炭去除有機硒比nZVI更有效。吸附實驗3小時后，觀察到活性炭從水中去除了96%的硒代半胱氨酸和86.76%的硒代蛋氨酸，而39.44%的硒代半胱氨酸和不到1.05%的硒代蛋氨酸從水相轉(zhuǎn)移到nZVI中。物理吸附和化學吸附是活性炭吸附的兩個主要機理。前者是由吸附物和活性炭表面之間形成的相對較弱的范德華力引起的。相反，后者是由吸附物分子與吸附劑表面之間的化學反應驅(qū)動的。
圖2：在25°C下使用7g/L的活性炭和pH7.0的納米零價鐵去除有機硒3小時的比較。
相反，有機硒(硒氰酸鹽)的元素鐵去除機理是由腐蝕過程驅(qū)動的，腐蝕過程去除了致密的氧化物層并激活了Fe(0)。當在水中存在溶解氧(DO)時將Fe(0)混合在水中時，F(xiàn)e(0)被氧化成亞鐵離子。氧化過程將產(chǎn)生三價鐵離子，隨后在水中形成疏松的氫氧化鐵。這種現(xiàn)象稱為Fe(0)吸附過程，它描述了硒氰酸酯的nZVI去除機理。鑒于硒氰酸酯是一種有機硒化合物，并具有類似的特性，預計可以采用類似的去除方法。
相比之下，活性炭具有更好的性能，并且可歸因于以下原因：(1)活性炭具有微孔結(jié)構(gòu)，可導致較大的活性表面積，且具有BET孔體積，平均孔徑為微孔。第二個原因是活性炭-氧表面官能團(例如羧基和酚基)可以與有機硒反應形成化學鍵。已知有機硒含有氨基和羧酸。所述官能團可以創(chuàng)建氫鍵與活性炭表面氧。另外，硒具有類似于硫的電負性，并且能夠形成與硫和氧相同的強氫鍵。另一方面，nZVI吸附較弱。它可以歸因于活動站點數(shù)量有限。表面面積比活性炭小得多，通常小于100m2/g。硒代半胱氨酸是用硒代替硫的半胱氨酸的類似物，而硒代蛋氨酸是用硒代替硫的蛋氨酸的類似物。因此，預計污染物將具有相似的行為以及與鐵的相互作用。
活性炭對廢水有機硒的吸附，在對比了納米零價鐵發(fā)現(xiàn)。活性炭對去除有機硒具有更高的親和力，因此被認為是更好的吸附劑候選物。在所有測試的pH值下，去除率均超過93.99%。在納米零價鐵的情況下，pH的變化會顯著影響吸附能力在pH4.0時，約57.8%的硒代半胱氨酸被去除。用活性炭在中性pH下的吸附速度比較快，在該過程中觀察到瞬時去除了有機硒。我們是專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)活性炭的生產(chǎn)廠家，有自己的研發(fā)實驗室和科研人員，可以給您提供技術(shù)支持和售后服務，了解詳情請立即咨詢我們。
本文作者：董帝豪
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