外文翻译 活性炭

活性炭吸附杀虫剂吸附动力学和等温线研究

Erol Ayranci *, Numan Hoda

摘要：

吸附农药莠灭净，涕灭威，地乐酚和敌草隆在水溶液中到高比表面积活性 研究了碳布。动力学吸附其次是原位紫外光谱和数据处理根据不同的速率模型。吸附的程度，确定在125分钟结束吸附周期。速率常数和吸附的程度的四个农药被发现的顺序如下：“莠灭净地乐酚> >敌草隆涕灭威。吸附等温线是在25摄氏??的基础上批量分析。等温线数据根据朗格缪尔和Fre und lich模型。最适合的实验数据对这些方程的研究。该类型的表面之间的相互作用和农药分子进行了讨论。??2005爱思唯尔公司保留所有权利。

关键词：吸附；莠灭净；涕灭威；硝基苯；敌草隆碳布；水处理；

1。背景介绍

污染的地表水和地下水造成的风险人体健康的潜在危害健康其内容的无机和有机化合物。杀虫剂组的有害化合物，可能污染水由于其广泛的应用农业作为灭鼠剂，杀虫剂，杀螨larvacides，（杀螨剂），mollucides，杀线虫剂，驱虫剂， 增效剂，熏蒸剂，除藻剂，杀菌剂，除草剂，落叶剂，干燥剂，植物生长调节剂、消毒剂。虽然好处是从他们的使用，他们有一些不良的副作用，如毒性，carcinogenity和mutagenity（贝克尔威尔逊，1980；kouras等人。，1998）。吸附是一个著名的方法用于消除这种危险化合物污染的水域。活性炭最广泛使用的吸附材料用于这一目的由于它的效率和经济可行性（吉田等人。，1993；赵等人。，1998）。利用活化碳的形式可以是粉末，颗粒和纤维或布。活性炭布具有很高的特异性表面积大，吸附能力和机械强度，获得了越来越多的关注，近年来。活性炭布或纤维是用于去除许多污染物废水的吸附。例如brasquet乐cloirec（1997）的研究一些芳香有机化合物的吸附在活性炭纤维和颗粒活性碳与水处理。他们有发现动力学系数得到的活化碳纤维是5–10倍大于获得颗粒活性炭。在另一项研究faur-brasquet等人（2002）调查的去除金属离子水溶液的吸附的活性碳纤维。使用carboncloth高区研究了吸附电极和电吸附行为的各种吸附如无机含硫阴离子（ayranci和康威，2001年），乙基黄药和硫氰酸盐（ayranci康威，2001年；康威等人。，2001），苯酚，酚和氯酚（ayranci康威，水），一些芳香杂环化合物（康威等人。，2003）和吡啶（牛和康威，2002年）与污水净化。几个工人们已经研究了吸附农药上从水溶液中碳纤维。pelekani和snoeyink之间的竞争吸附研究莠去津和天然有机物（1999），和阿特拉津 亚甲蓝（2000），莠去津与刚果红染料（2001）对几种酚醛基活性碳纤维。他们发现，竞争机制是由活性炭孔径分布。市场?′n-gullo′和字体（2001）的活性比较碳纤维和颗粒活性炭有效去除农药的水溶液中的吸附。他们的结论是，高度

活化沥青基活性炭纤维更有效在去除阿特拉津比颗粒活性碳。村山等。（2003）调查一个简单的方便的定量分析方法去除有机氯农药水样中用活性炭纤维过滤器。应用建议法测定有机氯农药从雨，河水和海水样品。ayranci和保田（2004年，二）发现，农药阿特拉津，除草定，2 , 4 - D，嗪草酮，苯达松、稗可以去除水溶液在一定程度的吸附在碳布。他们也后的动力学吸附这些农药确定速率常数的吸附过程。

本研究的目的是调查吸附行为的农药莠灭净[ 2—（乙胺基）-4-isopropylamino-6-methyl-thio-s-triazine ]，涕灭威[2-methyl-2-（甲硫基）丙醛o-methylcarbamoyloxime ]，[ -（3 , 4 -二氯敌草隆）—2，N -尿素和氨基] [2 -（仲丁基）—4,6-dinitrophenol ]在区域从高碳布水溶液中，从而有可能去除 这些农药的水域污染的人。

2。材料与方法 2.1。材料

碳布使用本工作得到了从光谱公司（马，美国）编码为spectracarb2225，有一个具体的面积2500平方米??1克（由制造商使用氪打赌）。本农药莠灭净，涕灭威，地乐酚和敌草隆是从¨riedel-de哈恩（德国）。化学结构，分子量和溶解度在水表1给出了这些农药。去离子水用于吸附实验。

2.2。治疗碳布

它被发现的ayranci康威（2001年），碳布材料提供自发小但意义重大的数量离子电导率水的使用，可能是由于其复杂的结构源自其有点不明专有准备程序。去离子清洗程序因此，应用，如前面所述（ayranci康威，2001年；ayranci和保田，2004年）避免解吸离子在吸附测量。在这个过程中，一个碳布样品放置在一个流量清洗杯洗脱与5升的温暖（60??丙）导电水在一种连续批量操作2天氮气鼓泡，以避免可能的吸附二氧化碳会溶解在水中。流出的水从每批测试conductometrically为完整的洗涤程序。本洗炭布模块然后干下在120℃真空??，切换到所需的尺寸（约0.5·1.5厘米），准确称量，放入干燥器为进一步使用。

2.3。吸附单元

一个特别设计的电池是用来执行吸附的研究，同时进行原位浓度测量手段的紫外吸收分光光度法。这种细胞，详细描述包括在我们以前的作品（ayranci康威，2001年；ayranci和保田，2004年），是一个臂形含碳布贴一个短的铂丝杆和密封玻璃其他臂包含一个薄玻璃管通过它氮气是通过为目的的混合和消除任何溶解二氧化碳。两臂连接一种玻璃联合导致真空泵上部的V形细胞为机会为初始的气的碳吸附剂，以及细胞和解决方案。一个分光光度计试管的底部是密封的

吸附单元。

2.4。光吸收测量

一个岛津的紫外/可见分光光度计用于光吸收测量。吸光度测量进行了原位的E. ayranci，保田/光化60（2005）1600–16071601研究吸附动力学过程如下。在所有实验，尺寸和重量的碳布是尽可能恒定的（约18±0.1毫克）。它的

重量是准确地测量和记录每一个时间的计算分数覆盖，小时，或吸附的数量每单位面积的carboncloth，男。炭布是湿的离开在水中24小时前使用。使用的想法prewetted炭布源于先前的调查结果那湿增强吸附过程（ayranci康威，2001年，乙）。

炭布浸渍吸附细胞最初只包含水和真空应用删除所有的空气在毛孔内的碳布。那么湿和脱气炭布是从细胞一时间，水在细胞取代了已知体积的样品溶液（水）。滑动门的样品室的分光光度计左半开放和固定在石英比色皿底部的吸附细胞（现在包含样品溶液）被插入到前样品车厢。聚四氟乙烯管连接到一个薄 n2-bubbling玻璃管是从一个手臂的吸附细胞的紫外线细胞的水平之上的光路径提供有效的混合。最后，碳—布，这是删除后暂时润湿脱气，插入从其他部门的 吸附细胞到解决方案。然后，很快地，一个不透明的窗帘上蔓延的样品室该分光光度计，在细胞，防止干扰从外部光线。

该程序的监测吸光度的具体最大吸收波长的预定在整个频谱的每个农药是那么运行在内置微电脑的分光光度计。吸光度数据记录了程序的时间1分钟的间隔超过125分钟。吸光度数据转换成浓度数据使用预先确定的校准关系利益波长为每个农药。

2.5。吸附等温线的测定

吸附等温线的农药对carboncloth的基础上确定批量分析。炭布件不同的权重被允许平衡常数的初始农药的解决方案浓度在25??丙48小时的初始浓度莠灭净，涕灭威，地乐酚和敌草隆是103.84，103.96，22.38和32.27毫克升??1，分别。初步的试验表明，农药的浓度保持不变后，8–线接触carboncloth。所以，允许接触时间48小时保证平衡。平衡浓度农药解决方案是分光光度法测定。数额农药吸附每单位质量的碳—布，质量，计算公式（1）：

在第五卷的农药溶液中，制和行政长官是最初的和平衡浓度，分别为，农药的解决方案在毫克升??1米是大量的碳布在式（1）给出了量子效率在毫克农药吸附每克碳布。

3。结果与讨论

3.1。吸收农药的特色

吸收性能和校准数据的四表2中给出了农药研究。以获得校准曲线每个农药，吸光度测定了相应的系数为集中度函数和数据拟合朗伯比尔定律–用最小二乘法分析。由此产生的相关系数在最后表列2显示，适合Lambert–Beer定律 是优秀的。这些校准曲线被用来转换吸光度为浓度平衡和动力学 研究。

表2

分光光度法和校准参数为杀虫剂

农药 莠灭净 涕灭威 地乐酚 敌草隆 K（nm） e (au cm-1 M-1)a 36300 1800 10300 28700 rb 0.9996 0.9999 0.9986 0.9999 224 245 270 211 A e是摩尔吸光系数，au代表吸收单位。 B 相关系数依据Lambert–Beer定律。

3.2。吸附动力学的农药

吸附在碳布是农药监测光度法程序以上描述。吸光度数据获得各农药在一分钟的间隔的过程中吸附被转换成浓度数据使用相应的校准曲线。然后，浓度策划作为时间函数。他们是图1所示的四个农药。初始浓度各农药调整为同一（6.5·10??5米）以使他们比较吸附行为容易。浓度的下降地乐酚是最快的，涕灭威是最慢的在125分钟的吸附到碳—布。虽然吸附莠灭净似乎是低于地乐酚的早期阶段，它的方法几乎相同率最后总吸附周期。浓度农药莠灭净，涕灭威，地乐酚和敌草隆溶液下降到9.6·??610，4.31058.5·??，·??6和103.3·10??5米，分别，从初始浓度6.5·10??5米的吸附在碳布125分钟内。浓度的农药在水解决方案减少了6.8倍的莠灭净，1.5对涕灭威，7.6地乐酚和2.0for敌草隆在吸附过程。吸附各种芳香分子包括一些农药在同一炭布发现遵循伪一级反应动力学。

图1。吸附行为地乐酚农药（一），（二）

涕灭威，（三）和（四）莠灭净敌草隆在水溶液中 碳布。初始浓度为每个农药6.5·10-5和碳布用于 吸附18.0mg。

为了使详细分析的吸附数据的工作，一些可能的动力学模型的应用。这些模型包括内扩散，可以制定

qt = kit1/2 （2） 伪一级反应，可以制定

Lnc - lnc0= - k1t （3）

对伪二阶，可以制定

（1/c） - （1/c0）=k2t （4） qt是某时刻的吸附量，c0为初始浓度，c是某时刻的浓度，t是时间，Ki和K1K2s分别为是扩散的速率常数，伪一阶和伪二阶模型。qt和c，c0的关系符合以下方程：

qt =（c – c0）·V·m-1 （5）

适用性的三个模型检查构建线性图中与T 1 / 2的内扩散，淋巴结碳为伪一阶和1/℃与为伪二阶模型。速率常数王上，K从斜坡相应的线性图在表3中给出了一起相关系数的回归时，R .系数的三种模型比较每个农药，可以看出，他们都是更大的比0.97。所以，这是很难预测的动力学模型拟合数据的所有四个农药吸附。很明显，最小的回归系数为内扩散模型。值得注意的是间期与T 1/ 2线，该模型不能从起源虽然模型预测这样做。如果数据是被迫从起源这一模型，即使是较小的回归系数得到。所以，内扩散模型似乎并不成功适用于目前的吸附数据。一阶和二阶模型似乎适用几乎等于成功。减少的阶速率常数为这些模型农药是一样的：地乐酚>莠灭净 >敌草隆>涕灭威

吸附的程度进行定量计算，M，吸附量吸附每单位面积炭布的应用式（6）和百分比覆盖在碳布表面，h，使用式（7）：

M =（c – c0）V/2500m （6）

h=【（c – c0）VNA/（4*1019*2500m） （7）

c0和c分别为在吸附过程开始和在某一特定时间的摩尔浓度。V是溶液的体积，m质量是碳布片，NA是数量。M是在t时刻单位面积碳布和他的百分之覆盖炭布的吸附量。计算是根据已知的特定表面面积2500m2g-1碳布由制造商提供的，相应的一个近似值4·1019每平方米的表面的原子半径碳依赖实际上是未知的几何表面碳原子的包装。 M和h计算值在125分钟的吸附农药在第三和第四列表4。M和h高价值的吸附农药在碳布按照相同的顺序获得准一级速率常数（K 1）了以上。地乐酚有最大的M和h，涕灭威具有最小的值。很显然，这些结果表明是没有直接关系的溶解度

这些农药（表1）和程度的吸附在碳布。结构的农药被认为发挥重要作用，在确定秩序的程度的吸附。主要力量吸附预计将之间的色散力电子的磷农药和电子结构在碳布表面。芳香环农药结构增加了这种可能性相互作用，由于离域的电子环。因此，最低的速度和程度的吸附观察可能是由于缺乏涕灭威一个芳香环的结构。支烷基取代的芳香环地

乐酚导致利率和程度的吸附的农药是最高的通过提供疏水性的结构。

3.3。杀虫剂的吸附等温线

为了评估潜在的吸附能力碳布对农药的研究，其吸附等温线在25摄氏??推导的基础上 一批分析2.5节中所述。等温线数据处理根据知名朗格缪尔和Fre und lich等温线模型。朗格缪尔模型假设能量均匀表面上的网站。朗格缪尔等温线性方程可以写成如下形式：

Ce/qe =1/bqm+Ce/qm （8）

qe是的每单位质量吸附剂吸附溶质的量，Ce（mgL-1）是平衡时的溶质浓度，qm（mgg-1） 是溶质吸附每单位质量吸附剂所需单层覆盖面，b（mg-1）是涉及的吸附热的一个常数。当Ce/qe与Ce成反比并且数据线性回归，qm和b的值可根据斜率计算。另一方面，Fre und lich等温线方程的线性形式可以给出如下：

lnqe = lnK+1/n lnCe （9）

qe和Ce在上面的朗格缪尔方程中有相同的定义。Freundlich常数K（单位mg -1l（1 / n）g-1）是相关的吸附能力对碳布和1 /n是另一个有关在表面异质性的常数。当lnqe被用来描述lnCe并且对数据进行线性回归分析，从斜率和截距可确定1 /n、常数K。1/n的值被称为异质性因子，范围在0和1之间；更异构表面，接近1/n的值是0（AlDuri，1995）。

朗格缪尔参数和Fre und lich方程四种农药的吸附到碳—布获得如上给出表5。使用这些参数的等温线介绍了无花果。2，3，4和5莠灭净，涕灭威，地乐酚和敌草隆，分别为，与实验数据点。合适的实验等温线数据，朗格缪尔和Fre und lich方程似乎很好时，相关系数（注册商标）获得从线性回归分析进行审查（注册商标的价值但都没有得到所有大于0.98）。不过。该模型代表实验数据很难决定，最好是基于回归系

数。一个更好的标准是引进一个参数称为归一化百分比偏差（瑞鑫等人，1996）或在一些文学%相对偏差模量，P ，（ayranci和dalgic，1992；ayranci，1995）由以下方程得出：

qe（expt）是每个Ce值对应的qe，qe（pred）是根据方程在研究的最佳拟合参数相应的qe，，N是观察的序号。很明显，较低的值，该更好的是合适的。四个农药计算等温线数据的朗格缪尔和Freundlich方程在表5给出了。适合接受要善于在P低于5。合适的实验数据Fre und lich方程似乎是出色的所有农药值低于5。论另一方面朗格缪尔模型也是很好的涕灭威和地乐酚的值P<5。一般可以说，Freundlich方程代表等温线数据的杀虫剂研究比朗格缪尔方程。K Freundlich方程参数的测量吸附能力的炭布。根据钾值列于表5的吸附能力农药研究的顺序如下：

莠灭净>敌草隆> >二氯涕灭威。

根据分类吉尔斯等人。（1960），边坡的初始曲率的吸附等温线给出了特性吸附过程。吸附的四个农药可分为L -这表明碳布具有较高的亲和力这些农药和不存在竞争溶剂吸附位。无量纲常数分离因子（RL）的计算使用朗格缪尔参数从以下方程式得出（巴亚特，2002）：

RL=1/（1+bc0） （11）

b（在1mg-1中）是朗格缪尔常数和CO（mgl-1）初始浓度。等温线是是不利的，线性，有利或不可逆根据不同的价值理论。结果发现，几种农药理论值分别为0.0076莠灭净，0.0013涕灭威，0.0087地乐酚0.0554敌草隆。由于所有这些RL值在0和1之间，这四种农药的吸附在碳布被认为是有利的。

4。结论

结果发现，莠灭净，涕灭威，地乐酚和敌草隆可一定程度上消除水溶液中吸附的活性炭—布。吸附过程跟踪发现伪一阶和伪二阶动力学经过一段125分钟的速率常数对于这两种模式降低的顺序为：纤维素>莠灭净> >敌草隆涕灭威。等温线在25??丙肝找到合适的几乎同样以朗格缪尔和Freundlich模型。

作者致谢

感谢科研项目单位Akdeniz大学在该项目中提供的支持2001.01.0121.016， 感谢Spectra公司（MA，USA）提供活性炭布

感谢Akdeniz大学农业学院中央实验室的提供使用他们的设施

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/5abt.html