活性炭從廢水中回收香草酸

　　香草酸是存在于幾種工業廢水中的有機污染物，也可以被分離成為高附加值產品。因此，從環境和經濟角度來看，將其從廢水中去除以及回收和分離是符合經濟利用的。目前有幾種回收香草酸的技術，例如蒸餾、萃取分離、結晶、電滲析和離子交換等。然而，這些技術中的大多數存在與二次污染物產生、高操作成本、極端操作條件和低回收率等不同缺點。在這種情況下，吸附似乎是這些工藝的有希望的替代方案，本次我們研究了兩種活性炭用于從水溶液中去除和回收香草酸。

　　香草酸吸附劑制作

　　批量實驗中使用的原料是兩種果殼。這些天然果殼首先用蒸餾水清洗以去除雜質。接下來，這些材料在110–120℃下干燥24小時，在700℃下燃燒2小時，再用用研磨機中粉碎，并過篩以獲得60–200目的粒度。粉末活性炭吸附劑儲存在密封容器中，直到使用。

　　熒光光譜法測定香草酸

　　在整個吸附實驗中使用熒光光譜來監測香草酸的濃度。從活性炭吸附劑與本體溶液接觸的容器中多次取出約3mL的等分試樣。將上清液直接轉移到3mL石英池中，在278nm的激發波長下記錄300和400nm之間的發射光譜。使用360nm處的熒光強度作為分析信號來監測香草酸水平。用熒光分光光度計進行熒光測量。激發和發射單色儀的狹縫分別保持在10nm，并在20℃下記錄測量值。

　　接觸時間的影響

　　為了估計兩種活性炭吸附劑的香草酸平衡濃度，研究了接觸時間的影響。從這個意義上說，圖1顯示了0-120分鐘范圍內幾個接觸時間的香草酸水平的演變。可以觀察到，活性炭在120分鐘接觸時間后達到平衡。此外，還研究了不同初始濃度(10–1000mgL)下每種活性炭對香草醛酸的吸附。結果表明，隨著初始濃度的增加，達到平衡的時間縮短。考慮到這些經驗數據，可以假設活性炭1的回收效率更高，因為與活性炭2相比，使用這種活性炭時，香蘭酸的平衡濃度更低。

　　圖1：接觸時間對香草酸平衡濃度的影響。

　　吸附等溫線研究

　　實驗中有三種等溫線模型的擬合結果。在同一行中，圖2以圖形方式顯示了實驗結果，以供進一步比較和理解。這些圖中繪制的結果證明了三種等溫線模型的不同性能，用于表示兩種活性炭上香草酸的實驗平衡數據。具體而言，估計的平衡吸附容量qe與Langmuir等溫線的實驗值qe,exp高度相似，因為它對兩種吸附材料的實驗結果進行了最準確的預測。然而，Temkin等溫線提供了與實驗數據最差的擬合。

　　圖2：Langmuir、Freundlich和Temkin等溫線。

　　活性炭從廢水中回收香草酸，根據實驗結果表明，隨著接觸時間的增加，香草酸水平顯著降低。此外，達到平衡所需的時間隨著初始濃度的增加而增加。另一方面，等溫線研究表明，Langmuir等溫線對實驗數據的預測最準確，而Temkin等溫線提供的數據擬合最差。此外，Langmuir等溫線模型的最大吸附容量都比較高，這意味著吸附過程變得有利。Freundlich等溫線的n系數也支持這一結論，這表明通過這些活性炭的吸附過程得到了增強。根據所取得的結果，發現這種由果殼制成的活性炭吸附劑具有去除水和廢水中香草酸的有效因素，使吸附過程更具吸引力。

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