二氧化鈰改性活性炭,用于飲用水凈化的高效除砷吸附劑.飲用水中溶解的砷物質(zhì)如果后被人飲用的話可能造成健康問題。很多地區(qū)的水資源都有著不同程度的砷污染。如果長期攝取砷污染的水會(huì)導(dǎo)致一系列的問題。

　　二氧化鈰改性活性炭是通過單步化學(xué)方法合成的，并且證明它是用于在沒有任何預(yù)氧化過程的情況下從水中去除As(III)和As(V)的高效吸附劑。二氧化鈰是一種廣泛使用的化學(xué)穩(wěn)定和無毒的稀土氧化物，使其成為水凈化的有力候選者。二氧化鈰已經(jīng)顯示出具有對砷強(qiáng)親和力，并且作為含水氧化鈰使用時(shí)具有去除能力超過100毫克/克。但是如上所述，已經(jīng)報(bào)道了在任何實(shí)際應(yīng)用之前需要造粒的納米顆粒的研究。由于可用表面積的劇烈變化，造粒可能導(dǎo)致清除能力下降。

　　在這篇內(nèi)容中我們研究了一種有效的砷去除吸附劑，可以直接用于POU裝置的松散床或結(jié)合塊或社區(qū)規(guī)模的凈化。吸附劑由用原位合成的二氧化鈰改性活性炭組成。在沒有任何預(yù)氧化的情況下，As(III)和As(V)兩者的去除效率相等，與任何其它市售的用于除砷的吸附劑相比，該材料在成本，易用性和去除效率方面具有很好的競爭力。

　　研究步驟

　　二氧化鈰改性活性炭的合成

　　將100g粉狀活性炭加入到80mL 0.071M硝酸鈰(Ce(NO 3)3 ·6H 2 O)溶液中，并靜置3小時(shí)。然后將1N NaOH溶液滴加到上述混合物中，連續(xù)機(jī)械攪拌以獲得6.5的pH值。然后過濾混合物，洗滌并在100℃下干燥，得到最終材料二氧化鈰改性活性炭。

　　吸附等溫線

　　將0.1g 二氧化鈰改性活性炭加入到100mL 300ppb As(III)或As(V)溶液中并攪拌4小時(shí)。然后使溶液平衡72小時(shí)。72小時(shí)后收集20mL等分試樣，通過0.45μm注射器過濾器過濾并用于估算砷。

　　平衡研究是在不同的砷濃度下進(jìn)行的。基于平衡砷濃度，繪制吸附等溫線。使用ICP-OES評估等分試樣中的砷濃度。

　　動(dòng)力學(xué)研究

　　將1g 二氧化鈰改性活性炭加入到1L 300ppb As(III)或As(V)溶液中。在2,4,6,8和10分鐘收集20mL等分試樣。在15,30,60和90分鐘收集另外的等分試樣。將等分試樣通過0.45μm注射器過濾器過濾，并使用澄清的濾液進(jìn)行砷測定。

　　pH對去除能力的影響

　　300ppb的pH使用0.1N HCl和/或0.1N NaOH溶液將As(III)或As(V)溶液調(diào)節(jié)至所需值。然后將0.1g 二氧化鈰改性活性炭加入到100mL As(III)或As(V)溶液中，攪拌4h，然后平衡72h。72小時(shí)后收集等分試樣，通過0.45μm注射器過濾器過濾并用于估算砷。

　　反離子和有機(jī)物對去除能力的影響

　　使用加入100ppm反陰離子的300ppb As(III)或As(V)溶液研究抗衡離子的影響。這些研究是用單個(gè)抗衡陰離子進(jìn)行的。對于涉及有機(jī)物的研究，300 ppb As(III)或As(V)溶液中加入1-4 ppm的腐植酸。平衡和樣品采集使用與pH研究相同的程序完成。

　　可重用性研究

　　將0.1g PAC-CeO 2加入攪拌4小時(shí)的100mL 330ppb As(III)或As(V)溶液中。然后使溶液平衡72小時(shí)。72小時(shí)后收集20mL等分試樣，通過0.45μm注射器過濾器過濾并用于估算砷。然后過濾吸附劑，用DI水洗滌并在室溫下干燥，然后重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

　　經(jīng)過上面的研究結(jié)果我們發(fā)現(xiàn)二氧化鈰改性活性炭作為從飲用水中除砷的吸附劑是非常有效的。As(III)和As(V)的最大去除能力接近12 mg / g。去除效率不受pH值，鹽度，硬度，有機(jī)和無機(jī)陰離子(不包括磷酸鹽)變化的影響。去除的機(jī)制是通過特定的吸附和吸引力。在不需要預(yù)處理的情況下，吸附劑在成本，易用性和去除效率方面對于POU裝置具有高度的競爭力。