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活性炭吸附磺胺二甲肼

來源：韓研活性炭網作者：韓研活性炭網 2017-10-17

　　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菌感染引起的疾病，它們廣泛應用于畜牧業和水產養殖業，引起了廣泛的研究關注。大多數磺酰胺通過動物糞便和尿液以原始藥物或代謝物的形式釋放到環境中，這可能在環境中長時間存在，成為潛在的環境污染風險2。有研究表明，這些抗生素殘留可以進入土壤，地表水，地下水，甚至通過農田徑流和城鎮污水處理廠的飲用水。

　　磺酰胺在進入環境后緩慢降解。抗生素污染物的殘留濃度是僅在環境水中納克/ L-微克/升，但它積累在人體中，并將最終危害人體健康當人類暴露于低濃度的時間長。此外，過量的抗生素和代謝物可以誘導微生物抗性基因，即使在環境中的暴露量限于痕量水平，這也可能對生態環境和人類健康造成潛在風險。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。

　　傳統的污水處理技術只能去除廢水中的一些抗生素。這促使研究人員開發出新穎的技術，這些技術簡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，以及一些無機化合物和大多數有機污染物，由于活性炭其比表面積大和復雜的孔隙結構。然而，其在實際應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，磺胺類活性炭的吸附機理目前尚不清楚，磺胺類的吸附能力及其物理化學性質之間的相關關系目前尚不清楚。

　　本篇內容采用Fe 3+改性活性炭。使用分批吸附實驗來探討吸附機理。通過吸附動力學，吸附熱力學和吸附等溫線研究了磺胺二甲嘧啶對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依據。

　　吸附劑的特性化學和物理性質原始和改性活性炭的化學結構和物理化學性質列于表 1。活性炭的表面積，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。由于改性，活性炭的微孔結構可能被破壞，產生較大的比表面積。Fe 3+在活化過程中主要沉積在介孔中，擴大孔徑并進入微孔。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。活性炭的內部孔中引入的Fe 3+，導致碳壁的氧化和孔徑的增加。粗糙的表面結構和多孔特性有利于磺胺二甲肼在活性炭中的擴散加速。

　　pH值對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的解離度，這可以改變活性炭的表面電位。活性炭上的化學官能團取決于溶液的pH值。當pH值達到一定范圍時，官能團(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會影響吸附過程。

　　吸附熱力學在不同溫度下改性活性炭吸附磺胺二甲肼的結果如圖1所示。隨著溫度的升高，磺胺甲基嘧嗪對兩種活性炭表面的吸附量逐漸降低，說明高溫對吸附反應不利。因此，這表明原始和改性活性炭的吸附過程是放熱的，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。活性炭表面氧官能團數也增加，可大大提高吸附能力。25℃時，活性炭在磺胺甲基嘧啶上的最大吸附量為17.2414mg / g。然而，吸附平衡時間幾乎是不變的。改性活性炭對磺胺二甲嘧啶的吸附動力學分為快速和慢速吸附階段。活性炭顆粒內擴散不是吸附的唯一速率控制步驟。吸附過程也受膜擴散和內擴散的影響。吸附熱力學參數表明，改性活性炭的吸附過程是自發放熱的。這次活性炭吸附磺胺二甲肼是合理的吸附機理

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