活性炭吸附磺胺二甲肼
活性炭吸附磺胺二甲肼，磺酰胺是新興的污染物，主要用于治療由各種細(xì)菌感染引起的疾病，它們廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，引起了廣泛的研究關(guān)注。大多數(shù)磺酰胺通過(guò)動(dòng)物糞便和尿液以原始藥物或代謝物的形式釋放到環(huán)境中，這可能在環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間存在，成為潛在的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)2。有研究表明，這些抗生素殘留可以進(jìn)入土壤，地表水，地下水，甚至通過(guò)農(nóng)田徑流和城鎮(zhèn)污水處理廠的飲用水。
磺酰胺在進(jìn)入環(huán)境后緩慢降解。抗生素污染物的殘留濃度是僅在環(huán)境水中納克/ L-微克/升，但它積累在人體中，并將最終危害人體健康當(dāng)人類(lèi)暴露于低濃度的時(shí)間長(zhǎng)。此外，過(guò)量的抗生素和代謝物可以誘導(dǎo)微生物抗性基因，即使在環(huán)境中的暴露量限于痕量水平，這也可能對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康造成潛在風(fēng)險(xiǎn)。此外，磺胺二甲嘧啶可以在較低的暴露水平下引起急性或慢性中毒。
傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)只能去除廢水中的一些抗生素。這促使研究人員開(kāi)發(fā)出新穎的技術(shù)，這些技術(shù)簡(jiǎn)單而有效地有效去除廢水中的磺酰胺。活性炭可有效去除色度，氣味，以及一些無(wú)機(jī)化合物和大多數(shù)有機(jī)污染物，由于活性炭其比表面積大和復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)。然而，其在實(shí)際應(yīng)用中的使用受到其較低的吸附效率和成本限制的限制。金屬離子改性是簡(jiǎn)單，便宜，可顯著改善活性炭吸附性能的常用活性炭改性方法。然而，磺胺類(lèi)活性炭的吸附機(jī)理目前尚不清楚，磺胺類(lèi)的吸附能力及其物理化學(xué)性質(zhì)之間的相關(guān)關(guān)系目前尚不清楚。
本篇內(nèi)容采用Fe 3+改性活性炭。使用分批吸附實(shí)驗(yàn)來(lái)探討吸附機(jī)理。通過(guò)吸附動(dòng)力學(xué)，吸附熱力學(xué)和吸附等溫線研究了磺胺二甲嘧啶對(duì)原始和改性活性炭的吸附特性，為從廢水中除去藥物提供了科學(xué)依據(jù)。
吸附劑的特性化學(xué)和物理性質(zhì)原始和改性活性炭的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)列于表 1?；钚蕴康谋砻娣e，總孔體積，微孔體積和中孔體積在Fe 3+改性后有一定程度的增加，可以為磺胺二甲嘧啶提供更多的吸附位點(diǎn)。由于改性，活性炭的微孔結(jié)構(gòu)可能被破壞，產(chǎn)生較大的比表面積。Fe 3+在活化過(guò)程中主要沉積在介孔中，擴(kuò)大孔徑并進(jìn)入微孔。將由金屬鹽釋放的氧化氣體引入微孔中并與微孔碳壁反應(yīng)?；钚蕴康膬?nèi)部孔中引入的Fe 3+，導(dǎo)致碳壁的氧化和孔徑的增加。粗糙的表面結(jié)構(gòu)和多孔特性有利于磺胺二甲肼在活性炭中的擴(kuò)散加速。
pH值對(duì)活性炭吸附磺胺嘧啶的影響很大。溶液的pH控制吸附劑表面官能團(tuán)的解離度，這可以改變活性炭的表面電位?；钚蕴可系幕瘜W(xué)官能團(tuán)取決于溶液的pH值。當(dāng)pH值達(dá)到一定范圍時(shí)，官能團(tuán)(如羥基和羧基)將被水解并影響活性炭上的表面電荷。溶液的pH值也可以影響磺胺二甲嘧啶的溶解度和形式。因此，pH會(huì)影響吸附過(guò)程。
吸附熱力學(xué)在不同溫度下改性活性炭吸附磺胺二甲肼的結(jié)果如圖1所示 。隨著溫度的升高，磺胺甲基嘧嗪對(duì)兩種活性炭表面的吸附量逐漸降低，說(shuō)明高溫對(duì)吸附反應(yīng)不利。因此，這表明原始和改性活性炭的吸附過(guò)程是放熱的，磺胺二甲肼的吸附在較低溫度下更有利。
得出結(jié)論性炭的表面積，總孔體積，微孔體積和中孔體積在Fe 3+改性后均有一定程度的增加?；钚蕴勘砻嫜豕倌軋F(tuán)數(shù)也增加，可大大提高吸附能力。25℃時(shí)，活性炭在磺胺甲基嘧啶上的最大吸附量為17.2414mg / g。然而，吸附平衡時(shí)間幾乎是不變的。改性活性炭對(duì)磺胺二甲嘧啶的吸附動(dòng)力學(xué)分為快速和慢速吸附階段。活性炭顆粒內(nèi)擴(kuò)散不是吸附的唯一速率控制步驟。吸附過(guò)程也受膜擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散的影響。吸附熱力學(xué)參數(shù)表明，改性活性炭的吸附過(guò)程是自發(fā)放熱的。這次活性炭吸附磺胺二甲肼是合理的吸附機(jī)理
本文作者：董帝豪
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