活性炭吸附廢水中的新污染物

　　活性炭吸附廢水中的新污染物

　　我們研究了許多由生物質制成的活性炭作為水中新興污染物的吸附劑的應用。本研究首先確定了水流中常見的不同類型的新興污染物，描述了合成活性炭的生物質來源，并描述了吸附劑的特性。

　　新出現的污染物

　　由于我們社會新的消費習慣和新技術的發展，新興污染物是在低濃度廢水中發現的化合物。這些化合物的排放限制合物的危害性，這些化合物的排放限制不完善，導致環境污染?；衔锉灰暈樾屡d污染物，包括許多不同的物質，如個人護理產品(PPCPs)，食品添加劑、增塑劑和殺蟲劑。一些污染物的低濃度通常是ng·L -1至μg·L -在1的范圍內，由于一般水處理廠沒有設計用于處理如此低濃度的污染物，因此很難在常規水處理廠進行檢測和清除。這種新型污染物只有通過開發和更多可用的新的、更準確的分析技術，如液相色譜和質譜，才能檢測出來。對于未來廢水中這些化合物的允許濃度和嚴格的排放指標，有必要對新興污染物的去除進行研究。

　　生物質原料制成活性炭

　　碳水化合物、脂質和蛋白質等生物質可以轉化為不同產品的生物燃料和生物煉制概念。生物質涵蓋所有形式的有機物，包括生物和廢物形式的植物和動物廢物?？煞譃閮煞N廢物或特殊能源作物。生物質廢物包括農業和森林殘留物、城市固體廢物、食品加工廢物和動物糞便。作為一種重要的生物能源，從這些廢物中獲得的價值不容忽視。如果有效利用，生物質廢物可用作合成高價值固體產品和/或化學品的原料，減少不可再生化石燃料來源的能耗。此外，使用固體廢物還可以節省垃圾填埋空間，提高生物質資源的價值。圖1中總結了不同類型的生物質原料，并在下面簡要描述。

　　不同類型的生物質原料。

　　生產活性炭的方法

　　一般來說，活性炭吸附劑可以由任何具有高比例碳的前體制成。因此，生物質材料是活性炭吸附劑的理想前體。在這項研究中，生物質在熱處理后得到生物炭，生物炭在活化步驟后得到活性炭。橄欖核等常見的生物質材料。圖2顯示了生物質活性炭的制造方法。生物炭通常在碳化時制備，而活性炭需要使用物理和化學活化產生更加發達的孔隙。合成活性炭的孔隙率、表面化學和產量高度依賴于合成中使用的初始生物質組成和操作條件。

　　生物質活性炭制造。

　　新興物污染物在生物質制成的活性炭上吸附

　　由于水凈化中特別關注新污染物的去除，表1總結了活性炭作為吸附劑（包括生物質前體和活化劑）的一些特征參數，以及活性炭吸附研究中使用的溫度pH以及吸附能力，數據可以從以前研究過的項目中獲得。

　　由于這些吸附劑的多樣性、污染物分子的化學性質和吸附條件，很難建立活性炭吸附新興污染物的一般關系。然而，通常認為吸附是通過有時可以同時發生的不同機制進行的，包括：（1）活性炭石墨烯層π電子和吸附物的芳環π電子之間的分散和相互作用；（2）供體-受體的相互作用涉及氧表面基團（如基礎）和受體有機污染物的芳香環；（3）吸附劑-吸附靜電相互作用和氫鍵。一般吸附機制雖然難以建立，但可以假設一些一般陳述：(a)吸附機理復雜，涉及靜電與吸附劑-吸附劑分散相互作用；(b)該過程由許多不同的因素決定，包括吸附溶解度、吸附劑和吸附疏水性π-π相互作用的強度；(c)π-π相互作用的強度取決于活性炭芳環的吸附特性和官能，后者可通過不同類型的處理進行改性;(d)溶液的pH由于影響活性炭的表面電荷和吸附物的電離和形態，因此值在吸附機理中起著至關重要的作用。。

　　以生物質廢物為合成活性炭原料的優點，即：(i)廢物重新評估；(ii)*終碳的成本較低，因為前體可以以低成本或非成本廣泛獲得；(iii)碳來自可再生資源；(iv)碳燃燒不會增加大氣中的生物質來源CO2積累。

　　水中的新興污染物很可能成為未來幾年的問題。因此，尋求新技術或開發現有技術對確保安全和持續供水至關重要。此外，由于資源和能源短缺，這些過程和技術必須具有經濟和環境可持續性。在此背景下，目前的綜述強調，生物質廢物作為活性炭制造的前體材料，對新興污染的吸附潛力很大。但主要研究的目的是更多地應用活性炭。