吸附剂如何用于环境清理?

由:简·麦格拉思

物理吸附剂可以在清理过程中重复使用。查看更多绿色科学图片
乔纳森Nourok / /摄影师的选择盖蒂图片社

尽管我们有时会听说高调的泄漏在新闻中,危险材料和废物处理不当的情况并不罕见。根据环境保护局(EPA)在美国,这种情况已经发生在数万个地点,这些地方的危险物质污染了土地、水和/或空气[来源:环境保护署].材料被称为吸附剂在清理过程中是必不可少的。

这里需要注意的是,吸附和吸收是不同的过程。吸附剂吸收和包含其他物质进入它的身体,导致吸附剂的体积膨胀。想想用海绵或纸巾吸掉你洒出来的牛奶。另一方面,吸附剂只将其他液体或气体吸附到其表面。然而,“表面”也可以包括内部表面,如毛孔和毛细血管。高孔物质,如活性炭,是很好的吸附剂。

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吸附键可以是物理的也可以是化学的。物理吸附涉及弱静电吸引范德华引力分子之间)。表面带正负电荷的极性物质,如水,会被极性吸附剂吸引。表面无明显电荷的非极性物质,如有机物,会被非极性吸附剂吸引。物理吸附是可逆的,这个过程叫做解吸。然而,化学吸附是通过化学键发生的,而且在很大程度上是不可逆的。由于吸附剂在物理吸附过程中可重复使用,它们更便宜,更适合于环境清理目的。

吸附过程通常涉及所谓的固定床吸附器,在固定床吸附器中,空气等物质通过固体吸附剂床。当空气经过时,吸附剂会吸附空气中不需要的颗粒。放置多层这样的床有助于提高效率。这可以是一个再生过程,吸附剂可以通过解吸,然后重新投入使用。

既然我们对吸附是什么以及它是如何工作的有了一些了解,我们就可以理解吸附剂在清洁有害物质方面是如何有用的。详情见下一页。

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使用吸附剂进行环境清理

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嗜油(吸油)吸附剂用于清理石油泄漏。
克里斯Ladd /出租车/盖蒂图片社

有几个因素决定吸附剂在环境净化方面的效果。这些因素不仅包括表面积,还包括化学结构、孔隙大小和颗粒大小。活性炭,因为它的多孔性,是一个非常有效和广泛使用的吸附剂的例子。令人惊讶的是,在适当的条件下,一克活性炭的表面积可以达到五个足球场的面积[来源:美国环保署]。当碳被加热并与氧气处理以增加孔隙结构时,它会被激活。活性炭就能有效地去除水中的杂质(因此它的用途是家庭水过滤器),以及透过防毒面具清洁空气中的有毒气体。活性炭的其他用途包括消除溶剂、气味、气体和汽油蒸汽。

其他常见的吸附剂包括有效去除无机气体和净化气体的硅胶和有效去除氮氧化物的分子筛。活性氧化铝的作用之一是去除杂质多氯联苯多氯联苯).多氯联苯是一种合成化合物,在20世纪70年代被禁止之前,主要用于电气工业。但由于它们不能生物降解,大量的多氯联苯仍然污染水、土壤和空气。

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此外,吸附剂(比吸附剂更多)被用来补充石油泄漏清理.除非泄漏的石油非常小,否则它们通常不会有效地作为主要的清理方法,但它们在清理的最后阶段是有用的。清洁水中油的最佳吸附剂是亲油(吸油)和疏水(拒水)。想想看,你需要肥皂而不仅仅是水来清洁头发上的天然油脂,或者想想长有羽毛的动物是如何被无法冲洗掉的黑色油脂浸透的。出于同样的原因,毛发和羽毛是清除水中石油泄漏的有效吸附剂。

要了解更多关于环境清理的信息,请查看下一页的链接。

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  • 空气污染训练学院。SI:431选定工业的空气污染控制系统:第6课:吸附器美国环境保护署。(2012年3月28日)http://yosemite.epa.gov/oaqps/eogtrain.nsf/fabbfcfe2fc93dac85256afe00483cc4/1453fe02b1ff08af85256b88004ca92f/$FILE/si431-lesson6.pdf
  • 动态吸附剂,Inc。PCB去除:常见问题。动态吸附剂公司(2012年3月28日)http://www.pcbremoval.net/faq.htm
  • 美国环境保护署。“清洁我们的土地、水和空气。”环境保护署。最后更新2012年1月17日。(2012年3月30日)http://www.epa.gov/cleanup/
  • 美国环境保护署。“吸着剂”。环境保护署。最后更新2011年1月27日。(2012年3月30日)http://www.epa.gov/osweroe1/content/learning/sorbents.htm
  • ITOPF。“在石油泄漏中使用吸附材料的反应。”国际油轮船东污染联合会有限公司。(2012年3月30日)http://www.itopf.com/information-services/publications/documents/TIP8UseofSorbentMaterialsinOilSpillResponse.pdf
  • 聚苯胺,开斋节。“环境化学教材。”I.K.国际有限公司2007年1月1日。(2012年3月30日)http://books.google.com/books?id=Y7GyU5SVLkQC

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