活性炭从水中去除草酰胺

活性炭从水中去除草酰胺,首先要制备一种能有效去除草酰胺的活性炭,制造过程中不断测试活性炭的性能并降低成本。并且需要研究不同的物理化学参数如初始草酰胺浓度,活性炭的剂量和接触时间的影响。来制造出最合适的活性炭,最重要的是符合市场需求,低成本,效果好。

 市面上有一种肟基氨基甲酸酯作为杀虫剂或杀线虫剂。它用于控制蔬菜,香蕉,菠萝,花生,棉花,大豆,马铃薯,甜菜和其他作物中的线虫。这种杀虫剂以其高水溶性(280 g / L)为特征,具有非常低的土壤吸附系数,因此在土壤剖面中具有很高的活动潜力。另外,它的特点是高度急性毒性(LD 50 = 2.5mg / Kg)。所以它很容易造成地面和地表水资源的污染。另外,不仅在实际杀虫剂施用期间,而且在长期使用之后,已经在地表水和地下水中检测到不同量的草酰胺。

 现在,从水中除去杀虫剂是当前主要的环境问题之一。一般使用光催化降解,超声波与光芬顿处理,高级氧化处理,臭氧化和活性炭吸附是用于从水中除去草酰胺的不同方法。其中最广泛使用的技术是通过活性炭吸附来去除,活性炭这种材料非常具有潜力,并且有很多经济材料可以运用多种方法来制成不同属性的活性炭。我们使用一种生物粪便制成活性炭用于从水溶液中去除杀虫剂的潜在适用性的研究。这种材料通过化学活化法制备的活性炭,并将其用作从水溶液中去除镉和亚甲蓝的廉价吸附剂。目前的研究旨在将廉价原料制成的低成本活性炭,并测试其在不同条件下从水溶液中除去草酰胺的能力。

 去除草酰胺的活性炭制备

 生物粪便用蒸馏水反复洗涤几次以去除污垢颗粒和可溶性杂质,并允许在80℃的烘箱中风干2天。然后将样品浸泡在正磷酸中,浸渍比为1:1(w/w)24小时,并在烘箱中在105℃下过夜脱水。所得样品在封闭的马弗炉中被活化以在没有空气的情况下在500℃下增加表面积2小时。将产生的活性炭冷却至室温,并用0.1M HCl依次用蒸馏水洗涤。重复进行用蒸馏水洗涤直到滤液的pH达到6-7。最终产品在105℃的烘箱中干燥24小时,并储存于真空干燥器中直到被运用。

 吸附实验

 本工作中使用的所有化学品均为分析试剂级,不经进一步纯化即可使用。使用活性炭作为初始pH(2-10),初始草酰胺浓度(100-2500mg / L),活性炭剂量(0.1-1.5g / 100mL)的函数进行批次吸附实验以除去草酰胺,和接触时间(5-180分钟)。所有的实验均在室温下进行。

 在2-10的pH范围内研究活性炭对草酰胺的吸附。通过在不同pH下摇动1g活性炭和100mL的草酰胺溶液(500mg / L)来研究初始溶液pH的影响。将烧瓶搅拌2小时。通过加入少量的HCl(0.1M)或NaOH(0.1M)将溶液的pH值调节到所需的值。

 吸附过程后,通过过滤将活性炭从样品中分离出来,并将滤液转移到分液漏斗中并用20,15和10mL二氯甲烷连续萃取三次。将合并的提取物用无水硫酸钠干燥以除去水分并使用旋转蒸发器在40℃的水浴上蒸发。在分析之前,所有样品都应该用目标尼龙(0.45μm)过滤清洗,以减少碳粉与分析的干扰。使用带有DAD(二极管阵列检测器)的HPLC分析样品。平衡和动力学数据是从批次实验中获得的。

 活性炭的表面形态

 活性炭的SEM显微照片显示在图.1a,b中。活性炭在吸附前的SEM图像(图.1a)显示了单个颗粒的不规则大小和形状以及不均匀表面形态。多孔结构呈现出不同的宽度。吸附后,很明显,该孔已覆盖的草氨酰(图.1的B)。

 图.1(a)吸附草酰胺前的活性炭和(b)活性炭吸附后的SEM图像。

 起始pH值的影响

 为了研究pH对于活性炭对于草酰胺的吸附容量的影响,在室温下和使用不同的初始溶液pH值(从2到10变化)中以500mg / L的草酰胺初始浓度进行实验。所获得的除去草酰胺在不同的pH值下,溶液值如图.2所示 。清楚的是,不同的溶液pH值不影响草酰胺。对活性炭吸附蒽的pH值也有类似的变化趋势。因此,使用中等pH值来研究吸附等温线和动力学。

 图2.使用活性炭去除草酰胺的pH值(初始草酰胺浓度500mg / L,室温下活性炭剂量1g / 100mL)。

 接触时间的影响

 在设计批次吸附实验时,吸附发生的速率是最重要的。为了确定最大摄取草酰胺的平衡时间,在接触时间下进行研究,初始草酰胺浓度为1000mg / L,吸附剂剂量(活性炭为1g),室温和接触时间为5-180分钟。最初30分钟,草酰胺的吸附迅速,最后在约120分钟后达到平衡。在接触时间的初始阶段,农药的快速吸附可归因于活性炭表面上活性部位的丰富可用性。之后随着这些场地的逐渐占用,由于活性部位的数量减少或减少,吸附变得不太有效。接触时间的进一步增加并未增强吸附,因此,为进一步实验选择活性炭的最佳接触时间为120分钟。这与榛子壳获得的结果一致。

 目前的研究集中在使用环保型活性炭从水溶液中去除草酰胺类农药。已经通过活性炭剂量,初始草酰胺浓度和接触时间参数的变化来检查吸附。吸附系统服从伪二阶动力学模型。结果表明,活性炭可能是从水溶液中去除草酰胺的有希望的生物吸附剂。