乙醛(C8 H16 O4)，是一種高極性有機(jī)化合物和醛的環(huán)狀四聚體(CH3 CHO)，是80%的驅(qū)蟲(chóng)劑中的活性成分，已廣泛用于農(nóng)業(yè)和園藝。在20℃下，聚乙醛在水中的溶解度為0.188g L-1。它在水體中的頻繁釋放和持久性已經(jīng)污染了地表水資源，殘留在飲用水中。因此，去除水中的四聚乙醛，具有十分重要的意義。

　　活性炭吸附和氧化過(guò)程(AOPs)是去除水中農(nóng)藥的常用的處理方法。活性炭是一種普遍使用的吸附劑，用于處理水中的污染物，價(jià)格實(shí)惠，效果好。例如，活性炭在過(guò)濾水和空氣中的污染物十分有效。然而，它在去除水處理廠中聚乙醛由于聚乙醛的生理化學(xué)性質(zhì)效果普通，例如其低辛醇/水分配系數(shù)。氧化是一種趨勢(shì)處理方法，通常涉及紫外線輻射和催化劑，以將有機(jī)污染物分解成良性物質(zhì)，如水和二氧化碳。

　　現(xiàn)在我們使用的水處理粉末活性炭，與納米顆粒的光催化相比，它具有去除水中的聚乙醛的能力。由于使用活性炭作為吸附劑的有效結(jié)果，值得進(jìn)一步研究乙醛在活性炭上的吸附機(jī)理。關(guān)于水中的聚乙醛等污染物的吸附過(guò)程，有必要考慮背景有機(jī)物質(zhì)。污染物和溶解有機(jī)物(DOM)之間的相互作用對(duì)環(huán)境和水處理過(guò)程中污染物的具有重要意義。例如，NOM分子會(huì)阻塞催化劑的活性位點(diǎn)并隨后抑制聚乙醛的降解過(guò)程，涉及新型吸附劑的電化學(xué)過(guò)程對(duì)乙醛的去除效率降低。因此，有機(jī)物背景濃度可以影響活性炭吸附聚乙醛。

　　圖1：活性炭在不同放大倍數(shù)上的SEM圖像。

　　本期研究了在水溶液中存在和不存在有機(jī)物質(zhì)的情況下將乙醛吸附到活性炭上，對(duì)照研究包括僅將有機(jī)物質(zhì)吸附到活性炭上。我們選擇腐殖酸(HA)來(lái)代表本研究中的有機(jī)物，因?yàn)樗�不僅是有機(jī)物的重要組分，而且是地表水中常見(jiàn)的污染物。因此，研究甲醛和HA在活性炭上的單一和二元吸附系統(tǒng)，這有助于活性炭在水處理廠的實(shí)際應(yīng)用。含有聚乙醛或HA的單組分溶液用于單吸附系統(tǒng)研究，含有聚乙醛和HA的多組分溶液用于二元吸附系統(tǒng)研究。

　　單吸附系統(tǒng)中去除聚乙醛

　　圖2顯示了在不調(diào)節(jié)單一體系中的聚乙醛溶液的pH的情況下處理前后的四聚乙醛濃度�？梢钥闯�，有效地除去了聚乙醛，特別是在活性炭劑量較高的情況下。單因素統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)證實(shí)，在活性炭處理2小時(shí)之前和之后，乙醛濃度之間存在顯著差異(p<0.05)。當(dāng)活性炭用量從0.005g增加到0.05g時(shí)，去除甲醛的百分比從30.3%增加到99.6%。當(dāng)PAC用量高于0.05 g時(shí)，處理后未檢測(cè)到乙醛，表明其濃度低于檢測(cè)到的聚乙醛(1~5μgL-1)。

　　圖2：在單吸附系統(tǒng)中使用不同活性炭劑量處理2小時(shí)前后的聚乙醛濃度。

　　單吸附系統(tǒng)中HA的去除

　　圖3顯示了不同劑量的活性炭處理之前和之后的H​​A濃度。通過(guò)在活性炭上吸附適度除去HA。隨著活性炭劑量的增加，HA的去除百分比范圍為9.8%至32%。雖然處理前HA的初始濃度(C 0=30 mg L-1)遠(yuǎn)高于聚乙醛(C 0=1 mg L-1)，但高劑量的活性炭(例如1g)在2小時(shí)內(nèi)也只能去除32%的HA。

　　圖3：在單吸附系統(tǒng)中使用不同PAC劑量處理2小時(shí)之前和之后的H​​A濃度。

　　活性炭對(duì)聚乙醛和HA的吸附比較

　　由于HA和甲醛隨時(shí)間吸附在活性炭上的不同行為，將HA吸附曲線的前120分鐘與單吸附系統(tǒng)中的乙醛進(jìn)行比較(圖4)。在最初的5分鐘內(nèi)，HA和聚乙醛都迅速吸附在活性炭上。然而，在此之后，乙醛的吸附顯著減慢并趨于平衡，而HA的吸附在前5分鐘內(nèi)沒(méi)有那么快，而是以穩(wěn)定的，稍慢的速率保持增加。有趣的是，在較短的時(shí)間范圍內(nèi)(從0分鐘到120分鐘)將HA吸附到活性炭上的趨勢(shì)與在較長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)(從0分鐘到30天)的趨勢(shì)非常相似。

　　圖4：在單吸附系統(tǒng)中2小時(shí)內(nèi)PAC對(duì)聚乙醛和HA的吸附比較。

　　二元吸附系統(tǒng)中乙醛和HA的去除(競(jìng)爭(zhēng)吸附)

　　圖5顯示在活性炭處理(競(jìng)爭(zhēng)性吸附)后，在具有不同初始HA濃度(p<0.05)的二元系統(tǒng)中有效除去了聚乙醛。即使存在非常高濃度的HA(90mg L-1)，也有90.2%的苯甲醛去除。該發(fā)現(xiàn)表明HA的存在不會(huì)顯著影響二元系統(tǒng)中活性炭去除乙醛。隨著HA濃度從3 mg L-1增加到90 mg L-1，乙醛的去除率從98.6%下降到90.2%。它還表明從二元系統(tǒng)中適量地去除了HA(p<0.05)。

　　圖5：活性炭處理前后二元吸附系統(tǒng)中的聚乙醛和HA的濃度，不同的初始濃度的HA，而初始的聚乙醛濃度固定為1 mg L-1。

　　本研究中使用的活性炭可以有效地從水介質(zhì)中除去乙醛，活性炭吸附四聚乙醛在堿性條件下稍后好點(diǎn)。在二元系統(tǒng)中HA的存在不會(huì)顯著影響本研究中使用的活性炭上吸附的乙醛的量，但它會(huì)加速聚乙醛的吸附速率，同時(shí)加快HA的吸附速率。可以通過(guò)以下事實(shí)來(lái)解釋：小的聚乙醛分子優(yōu)先選擇活性炭中豐富的微孔和中孔，而大的和復(fù)雜的HA僅附著于活性炭的表面或吸附在活性炭的較不常見(jiàn)的大孔上。當(dāng)兩種化合物出現(xiàn)在同一吸附系統(tǒng)中時(shí)，該系統(tǒng)將尋求平衡每種化合物的吸附速率。

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