活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　活性炭在富集鎘離子中的應(yīng)用

　　重金屬對(duì)環(huán)境的污染是比較重要的問題之一，鎘存在于自然環(huán)境中但是也是一種金屬污染物。因此，有必要即使在痕量水平下也要控制鎘的存在，并用靈敏的分析技術(shù)監(jiān)測(cè)鎘的濃度。痕量測(cè)定的分析方法需要在分析程序中從基質(zhì)中對(duì)分析物進(jìn)行預(yù)濃縮和分離。然后我們研究了用十二烷基硫酸鈉改性的活性炭作為固相吸附劑對(duì)水樣品中痕量鎘的分離和預(yù)濃縮。

　　活性炭對(duì)鎘預(yù)濃縮程序

　　直接加入活性炭，并攪拌至純水中。為了進(jìn)行吸附，將懸浮液倒入色譜柱中，并將活性炭置于膜濾器上。調(diào)節(jié)pH后，將含有鎘和十二烷基硫酸鈉的樣品溶液以固定的流速通過裝有活性炭的過濾器。隨后，倒入洗脫液以從活性炭中解吸吸附的鎘離子。通過火焰原子吸收光譜法測(cè)定收集的洗脫液。該預(yù)濃縮過程如圖1所示。發(fā)現(xiàn)通過將含有相對(duì)低濃度的樣品溶液通過裝有活性炭的過濾器，嘗試改性活性炭上預(yù)濃縮鎘，同時(shí)將十二烷基硫酸鈉改性為活性炭表面。值得注意的是過程中酸洗脫可能會(huì)損害霧化器。汽提能力取決于酸洗液的類型，濃度和體積。所以要選擇合適的酸或者混合液來當(dāng)做洗脫液。

　　圖1：使用十二烷基硫酸鈉改性的活性炭進(jìn)行鎘預(yù)濃縮的實(shí)驗(yàn)程序。

　　活性炭表面活性劑的作用

　　在系統(tǒng)的鎘預(yù)濃縮中，活性炭添加十二烷基硫酸鈉可以很好提高鎘的回收率。因此，研究了表面活性劑對(duì)流動(dòng)系統(tǒng)中鎘富集的影響。發(fā)現(xiàn)原因可能是由于帶正電的親水基團(tuán)和鎘離子之間的靜電排斥，非離子表面活性劑的存在使回收率略有下降。

　　鎘吸附在活性炭中的機(jī)制

　　鎘吸附在改性活性炭上的機(jī)制在圖2中顯示。因?yàn)榱泓c(diǎn)電荷(ZPC)的pH ZPC為2.2，所以活性炭表面在3到10的pH范圍內(nèi)可能會(huì)變?yōu)樨?fù)值。因此，疏水性尾基為烷基(-C 12 H 25)可以連接到活性炭表面，并且?guī)ж?fù)電荷的親水頭(如磺酸鹽基團(tuán))面向本體溶液。帶正電的鎘離子可能與活性炭表面或親水頭的吸附位置有關(guān)。另外，可以認(rèn)為與鎘離子結(jié)合的十二烷基硫酸鈉的吸附也可能作為預(yù)濃縮機(jī)理而發(fā)生。根據(jù)十二烷基硫酸鈉的作用，親水頭部和鎘離子之間的相互作用過程將成為預(yù)濃縮的主要過程。為了證實(shí)所提方法的有效性，本程序用于不同環(huán)境樣品(如雨水和礦泉水)中鎘的富集和測(cè)定。

　　圖2：鎘離子被十二烷基硫酸鈉和活性炭吸引/吸收的反應(yīng)機(jī)理。

　　十二烷基硫酸鈉改性活性炭被用作吸附劑，用于有效地預(yù)富集和測(cè)定流動(dòng)系統(tǒng)中的痕量鎘離子。優(yōu)化條件的結(jié)果是，所提出的方法給出了定量和可重復(fù)的結(jié)果。該方法簡便，快速，富集系數(shù)高。此外，非常有利的是，本方法不需要有機(jī)溶劑。

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