磷酸鹽是地球自然生態(tài)系統(tǒng)中的重要營(yíng)養(yǎng)素。但是，排放到環(huán)境中的廢水中大量的磷酸鹽是水生環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的污染和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。磷酸鹽污染的來(lái)源通常來(lái)自人類的各種活動(dòng)，例如農(nóng)業(yè)徑流，生活廢水和工業(yè)廢水。由于人類活動(dòng)(例如工業(yè)化)，近幾十年來(lái)磷酸鹽向水生態(tài)系統(tǒng)的排放有所增加。因此，至關(guān)重要的是在將廢水排放到水生生態(tài)系統(tǒng)之前，先去除廢水中的磷酸鹽。在地表水中，磷的主要溶解形式是正磷。取決于環(huán)境條件，微粒磷可以各種形式存在。本期我們測(cè)試使用一種新型的負(fù)載銀納米顆粒的活性炭材料從水溶液中去除磷酸鹽的的效果。

　　裝有納米銀顆粒的活性炭制備

　　活性炭原料首先用自來(lái)水洗滌3次，用蒸餾水洗滌3次，然后在100°C的烤箱中干燥24小時(shí)。然后將干燥的原料壓碎并過(guò)篩至1-2 cm的大小范圍。磨碎的材料渣在爐子中400°C的緩慢熱解條件下加熱2小時(shí)，然后研磨并再次過(guò)篩以獲得小于0.5 mm的粒徑。洗滌新的活性炭，在105°C下干燥2小時(shí)，并保存在密封袋中，然后再進(jìn)行進(jìn)一步研究。采用初期濕法浸漬技術(shù)將銀納米顆粒負(fù)載到活性炭上。通過(guò)在250 mL錐形瓶中以1.0–9.0%w/w的不同質(zhì)量比混合銀納米顆粒和活性炭來(lái)制造。然后在黑暗環(huán)境中以120 rpm搖動(dòng)燒瓶24小時(shí)。浸漬后，將濕顆粒過(guò)濾并在105°C下干燥2小時(shí)，以獲得改性的載納米銀活性炭。在分批模式吸附實(shí)驗(yàn)中，使用平均粒徑小于0.5 mm的載納米銀活性炭從水溶液中去除磷酸鹽。

　　負(fù)載銀納米顆粒的活性炭表征

　　表面結(jié)構(gòu)是影響活性炭和載銀活性炭吸附能力的重要物理因素。當(dāng)裝載銀納米顆粒后，活性炭的表面積略微增加，平均孔體積也有增加。BET結(jié)果表明，添加納米銀顆粒會(huì)稍微增加表面積和孔體積。可以通過(guò)在活性炭上有擴(kuò)散的納米銀顆粒以及在活性炭上涂覆納米銀顆粒后產(chǎn)生新的孔來(lái)解釋這種增加。納米銀是小的顆粒，其表面積比活性炭的表面積大。EDS分析結(jié)果(圖1a))還表明當(dāng)在活性炭上裝載納米銀顆粒時(shí)活性炭?jī)?nèi)的鉀元素被釋放。當(dāng)存在白色珠粒時(shí)，載銀活性炭的表面物理形態(tài)明顯改變(圖2c，d)。這些白色珠未出現(xiàn)在活性炭的SEM圖像中(圖2a，b)，這表明銀納米顆粒分布在活性炭的表面上。

　　圖1：活性炭(a)和載銀活性炭的EDS光譜在(b)之前和之后磷酸鹽吸附(c)。

　　圖2：(a，b)活性炭和(c，d)載銀活性炭的SEM圖像。

　　納米銀顆粒和活性炭的浸漬比對(duì)磷酸鹽吸附的影響

　　為了評(píng)估各種浸漬率對(duì)改性活性炭的磷酸鹽吸附能力的影響，在不同的納米銀顆粒/活性炭質(zhì)量比(1%，3.0%，6.0%和9.0%)下，以原始活性炭和負(fù)載納米銀顆粒的活性炭進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)。 。在這項(xiàng)研究中，實(shí)驗(yàn)是在25±2°C的溫度下，初始磷酸鹽濃度為30 mg/L，吸附時(shí)間為60分鐘，吸附劑量為1.2 g / L進(jìn)行的。

　　從圖3可以看出，負(fù)載了納米銀的活性炭對(duì)磷酸鹽的吸附能力比原始活性炭更好。當(dāng)納米銀顆粒和活性炭的浸漬率從0%增加到3.0%時(shí)，磷酸鹽的吸附容量從7.38 mg / g增加到9.87 mg / g。載納米銀活性炭表面上銀納米顆粒的存在可以觸發(fā)更高的吸附能力。但是，當(dāng)連續(xù)將納米銀顆粒中活性炭的浸漬率分別提高到6%和9%時(shí)，磷酸鹽的吸附容量略有下降，降至9.40 mg / g和9.38 mg / g。此外，當(dāng)浸漬率增加時(shí)，磷酸鹽吸附能力沒(méi)有增加。這種結(jié)果趨勢(shì)與近期的研究相似，該研究使用負(fù)載有銀納米顆粒的椰殼活性炭活性炭去除亞甲藍(lán)。根據(jù)以上發(fā)現(xiàn)，納米銀對(duì)活性炭的浸漬率為3%，具有很高的磷酸鹽吸附能力。因此，選擇它進(jìn)行材料表征和后續(xù)批量實(shí)驗(yàn)。

　　圖3：納米銀顆粒和活性炭的浸漬比對(duì)磷酸鹽吸附的影響。

　　首次測(cè)試了載納米銀活性炭從水溶液中去除磷酸鹽的效果。在這項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，在pH3環(huán)境下活性炭對(duì)吸附磷酸鹽的吸附效果比較好，隨著載銀活性炭劑量和接觸時(shí)間增加時(shí)，對(duì)磷酸鹽的吸附能力增加。吸附容量也遠(yuǎn)大于其他吸附劑，可以證明載銀活性炭是吸附磷酸鹽的優(yōu)質(zhì)材料。

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