淺談活性炭在鎘離子中的應(yīng)用
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(wèn)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，將含有鎘和基硫酸鈉的樣品溶液以固定的流速通過(guò)裝有活性炭的過(guò)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(guò)火焰原子吸收光譜法測(cè)定收集的洗脫液。該預(yù)濃縮過(guò)程如圖1所示。發(fā)現(xiàn)通過(guò)將含有相對(duì)低濃度的樣品溶液通過(guò)裝有活性炭的過(guò)濾器，嘗試改性活性炭上預(yù)濃縮鎘，同時(shí)將基硫酸鈉改性為活性炭表面。值得注意的是過(guò)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(lái)當(dāng)做洗脫液。
圖1：使用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)基硫酸鈉的作用，親水頭部和鎘離子之間的相互作用過(guò)程將成為預(yù)濃縮的主要過(guò)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：鎘離子被基硫酸鈉和活性炭吸引/吸收的反應(yīng)機(jī)理。
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(jiǎn)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。