活性炭吸附砷的能力怎么提高

砷是一種有毒的準(zhǔn)金屬，可以在天然硫化礦物或沉積物中找到。這些天然砷化合物通常通過火山活動和風(fēng)化反應(yīng)等全球地球化學(xué)活動釋放到水中。此外，也有人為的砷化合物釋放到自然界中。自然界中釋放的砷的主要無機種類是無機形式。三價砷是厭氧條件下的主要污染物，其毒性大于五價砷。從水中除去超標(biāo)的砷，吸附法是比較好用的，活性炭是常用材料。為了提高活性炭對砷的吸附能力，使用苯胺對各種原材料進(jìn)行熱化學(xué)氣相沉積以制備摻氮活性炭樣品，再來測試對砷的吸附能力。

怎么提高活性炭的吸附能力

加熱和氮摻雜處理可以增加活性炭的陰離子吸附能力。在950℃下加熱活性炭以通過含氧酸性官能團(tuán)的分解來增強石墨烯層上的π電子。石墨烯層上的π電子可以吸引一些質(zhì)子，導(dǎo)致吸附位點略有增加，并且通過退火過程分解含氧酸性官能團(tuán)會增強π電子，因為這些官能團(tuán)被稱為電子-撤回團(tuán)體。經(jīng)過熱處理使活性炭樣品具有抵抗蒸汽活化的硬度，因此，我們必須在最后一步進(jìn)行退火過程，因為在退火后無法正確進(jìn)行蒸汽活化。并且通過熱處理從其他表面氮物種形成季氮，進(jìn)行實際檢測來證明活性炭的原始表面性質(zhì)對砷吸附能力的影響。

根據(jù)溶液pH值對砷的潛在吸附位點

活性炭的陰離子吸附能力通常受溶液pH值的影響。因此，我們使用吸附實驗數(shù)據(jù)評估了所有pH范圍內(nèi)砷的潛在吸附位點。pH2-12吸附容量的結(jié)果如圖1所示。所有樣品在pH7附近表現(xiàn)出高吸附能力。通常，酸性pH條件下的陰離子吸附能力取決于堿性官能團(tuán)的數(shù)量。作為基本官能團(tuán)的例子，石墨烯層上的π電子可以吸引一些質(zhì)子，導(dǎo)致吸附位點略有增加。此外，吡啶氮(N-6)、吡咯氮(N-5)和胺基團(tuán)在低于特定pH值時會變成帶正電荷的吸附位點，這取決于它們的酸度系數(shù)，而季氮始終以帶正電的形式存在。因此，當(dāng)這些位點根據(jù)它們的酸度系數(shù)在某些酸性pH范圍內(nèi)變成正電荷時，它們可以充當(dāng)陰離子吸附位點。由于這個原因，碳的活化在酸性pH值而不是堿性pH值條件下表現(xiàn)出相對較高的砷吸附能力。然而，H3AsO4的酸度系數(shù)值為2.19、6.94和11.5。例如，砷酸鹽的主要種類是H3AsO4和H2AsO4-在pH值2.19。因此，當(dāng)溶液pH值低于2時，砷的主要種類變?yōu)橹行浴；钚蕴亢捅晃轿镏g的靜電相互作用變得排斥。此外，由于用鹽酸調(diào)節(jié)pH，砷酸鹽和氯離子之間的競爭會抑制砷酸鹽的吸附。相反，砷的主要種類是堿性pH范圍內(nèi)的陰離子。然而，當(dāng)溶液的堿度大于每個樣品的pHpzc時，碳表面帶負(fù)電荷。這些強堿性條件在靜電上不適合陰離子吸附。此外，過量的氫氧根離子也在堿性區(qū)域中充當(dāng)強競爭離子。綜上所述，陰離子吸附在堿性pH范圍內(nèi)是不利的。