李子宜等：气相多环芳烃的吸附净化技术研究进展 ·131· 续表1 参考文献 吸附质 浓度/(mo·m3) 吸附温度/℃ 吸附剂 吸附量/(mmol·g1) OMC-B90 0.51 OMC-B50 1.21 [16] 萘 0.006 120 OMC-BO 1.48 OMC-B1O 1.76 MCM-41 0.15 [25] 菲 0.002 125 SBA-15 0.32 CMK-3 2.82 MCM-41 0.08 [19] 萘 0.005 125 SBA-15 0.20 CMK-3 0.88 MCM-41 0.18 [18] 芘 0.0005 125 SBA-15 0.74 CMK-3 2.35 0.0005 CMK-5 1.22 [21] 萘 125 0.0005 FDU-15 0.97 表2茶、菲、花在典型介孔吸附剂上的吸附动力学参数表 Table 2 Adsorption kinetics parameters of naphthalene,phenanthrene,and pyrene on typical mesoporous adsorbents PAHs Col MCM-41 SBA-15 CMK-3 种类（molL-l)a/s1 lra/s-1 k。/s1 hLa/s-1 ka/s-1 kp/s-1 hLa/s-1 kra/s-1 hp/s-1 0.143 1.61 4.9×103 3.5×10-3 2.72 7.2×1035.0×10-3 73.40 1.6×109 7.5×10-3 萘 0.949 2.52 4.9×103 17×10-3 3.13 7.2×103 2.6×10-3 5.50 1.6×10 8.9×10-4 2.760 7.43 4.9×103 7.5×10-3 9.71 7.2×1038.9×10-4 30.60 1.6×107.9×10-3 0.097 6.02 6.5×103 2.9×10-3 6.51 6.3x1031.5×10-3 6.43 1.4×104.1×10-4 菲 0.410 7.53 6.5×103 3.6×10-3 7.08 6.3×1031.8×10-3 7.70 1.4×104 9.7×10-4 2.200 9.63 6.5×103 4.2×10-3 15.51 6.3×1033.7×10-3 9.87 1.4×1031.1×10-3 0.29 23.47 5.4×1031.5×10-3 20.27 5.0×1035.2×10-4 51.86 1.4×102.8x10-3 芘 0.46 9.98 5.4×103 9.8×10-4 22.93 5.0×1031.3×10-3 36.71 1.4×102.2×10-3 0.71 12.16 5.4×1031.0×10-3 53.49 5.0×1032.9x10-3 14.62 1.4×1039.9×10-4 注：C,为吸附平衡浓度，malL1为综合扩散系数，ms:k为外扩散系数，ms;a为单位体比表面积，m2m3:k,代表内扩散系数，s1 质系数.MCM-41的一维较小介孔使PAHs在其上 量，C0、C02类官能团存在会导致菲吸附量降低[2) 的吸附扩散行为单一，随吸附质的增大，扩散系数随 考虑到PAHs环状分子可能呈现与表面石墨烯环间 浓度变化呈不规律性. 的T电子作用，可认为PAHs的吸附以物理吸附为 1.3PAHs的吸附作用及影响因素 主，存在潜在的弱化学吸附.Mastral等[o]认为对于 1.3.1表面官能团的作用 活性炭类吸附剂，除了较高的孔隙率外，平均孔径约 PAHs分子本身为平面环状结构，呈非极性，诸 两倍于PAHs分子大小(~1.4nm)是PAHs吸附的 多研究表明吸附剂内表面官能团的差异对PAHs的 关键材料因素. 吸附影响不大，尤其对于萘、芘这类对称性较高的分 1.3.2C0,的影响 子而言.Mastral等的研究表明PAHs吸附的主控因 C0,是常见的烟气组分，易与烟气中的痕量 素并非吸附剂上的活性位点[2】，而是吸附剂的孔径 PAHs形成竞争吸附.Mastral等[31]发现了CO,对菲 分布及孔道结构等物理特性[】.有研究表明，减少 吸附产生的副作用，但高浓度CO,并不会比低浓度 活性炭上原本的含氧官能团可有效增大菲的吸附 CO2的副作用更大，可判断PAHs吸附剂应该具备较李子宜等: 气相多环芳烃的吸附净化技术研究进展 续表 1 参考文献 吸附质 浓度/ (mol·m - 3 ) 吸附温度/ 益 吸附剂 吸附量/ (mmol·g - 1 ) [16] 萘 0郾 006 120 OMC鄄鄄B90 0郾 51 OMC鄄鄄B50 1郾 21 OMC鄄鄄B0 1郾 48 OMC鄄鄄B10 1郾 76 [25] 菲 0郾 002 125 MCM鄄鄄41 0郾 15 SBA鄄鄄15 0郾 32 CMK鄄鄄3 2郾 82 [19] 萘 0郾 005 125 MCM鄄鄄41 0郾 08 SBA鄄鄄15 0郾 20 CMK鄄鄄3 0郾 88 [18] 芘 0郾 0005 125 MCM鄄鄄41 0郾 18 SBA鄄鄄15 0郾 74 CMK鄄鄄3 2郾 35 [21] 萘 0郾 0005 0郾 0005 125 CMK鄄鄄5 1郾 22 FDU鄄鄄15 0郾 97 表 2 萘、菲、芘在典型介孔吸附剂上的吸附动力学参数表 Table 2 Adsorption kinetics parameters of naphthalene, phenanthrene, and pyrene on typical mesoporous adsorbents PAHs 种类 C0 / (mol·L - 1 ) MCM鄄鄄41 SBA鄄鄄15 CMK鄄鄄3 kL琢/ s - 1 kf琢/ s - 1 kp / s - 1 kL琢/ s - 1 kf琢/ s - 1 kp / s - 1 kL琢/ s - 1 kf琢/ s - 1 kp / s - 1 0郾 143 1郾 61 4郾 9 伊 10 3 3郾 5 伊 10 - 3 2郾 72 7郾 2 伊 10 3 5郾 0 伊 10 - 3 73郾 40 1郾 6 伊 10 4 7郾 5 伊 10 - 3 萘 0郾 949 2郾 52 4郾 9 伊 10 3 17 伊 10 - 3 3郾 13 7郾 2 伊 10 3 2郾 6 伊 10 - 3 5郾 50 1郾 6 伊 10 4 8郾 9 伊 10 - 4 2郾 760 7郾 43 4郾 9 伊 10 3 7郾 5 伊 10 - 3 9郾 71 7郾 2 伊 10 3 8郾 9 伊 10 - 4 30郾 60 1郾 6 伊 10 4 7郾 9 伊 10 - 3 0郾 097 6郾 02 6郾 5 伊 10 3 2郾 9 伊 10 - 3 6郾 51 6郾 3 伊 10 3 1郾 5 伊 10 - 3 6郾 43 1郾 4 伊 10 4 4郾 1 伊 10 - 4 菲 0郾 410 7郾 53 6郾 5 伊 10 3 3郾 6 伊 10 - 3 7郾 08 6郾 3 伊 10 3 1郾 8 伊 10 - 3 7郾 70 1郾 4 伊 10 4 9郾 7 伊 10 - 4 2郾 200 9郾 63 6郾 5 伊 10 3 4郾 2 伊 10 - 3 15郾 51 6郾 3 伊 10 3 3郾 7 伊 10 - 3 9郾 87 1郾 4 伊 10 4 1郾 1 伊 10 - 3 0郾 29 23郾 47 5郾 4 伊 10 3 1郾 5 伊 10 - 3 20郾 27 5郾 0 伊 10 3 5郾 2 伊 10 - 4 51郾 86 1郾 4 伊 10 4 2郾 8 伊 10 - 3 芘 0郾 46 9郾 98 5郾 4 伊 10 3 9郾 8 伊 10 - 4 22郾 93 5郾 0 伊 10 3 1郾 3 伊 10 - 3 36郾 71 1郾 4 伊 10 4 2郾 2 伊 10 - 3 0郾 71 12郾 16 5郾 4 伊 10 3 1郾 0 伊 10 - 3 53郾 49 5郾 0 伊 10 3 2郾 9 伊 10 - 3 14郾 62 1郾 4 伊 10 4 9郾 9 伊 10 - 4 注:C0为吸附平衡浓度,mol·L - 1 ;kL为综合扩散系数,m·s - 1 ;kf为外扩散系数,m·s - 1 ;琢 为单位体比表面积,m 2·m - 3 ;kp代表内扩散系数,s - 1 . 质系数. MCM鄄鄄41 的一维较小介孔使 PAHs 在其上 的吸附扩散行为单一,随吸附质的增大,扩散系数随 浓度变化呈不规律性. 1郾 3 PAHs 的吸附作用及影响因素 1郾 3郾 1 表面官能团的作用 PAHs 分子本身为平面环状结构,呈非极性,诸 多研究表明吸附剂内表面官能团的差异对 PAHs 的 吸附影响不大,尤其对于萘、芘这类对称性较高的分 子而言. Mastral 等的研究表明 PAHs 吸附的主控因 素并非吸附剂上的活性位点[28] ,而是吸附剂的孔径 分布及孔道结构等物理特性[29] . 有研究表明,减少 活性炭上原本的含氧官能团可有效增大菲的吸附 量,CO、CO2类官能团存在会导致菲吸附量降低[22] . 考虑到 PAHs 环状分子可能呈现与表面石墨烯环间 的 仔 电子作用,可认为 PAHs 的吸附以物理吸附为 主,存在潜在的弱化学吸附. Mastral 等[30] 认为对于 活性炭类吸附剂,除了较高的孔隙率外,平均孔径约 两倍于 PAHs 分子大小( ~ 1郾 4 nm)是 PAHs 吸附的 关键材料因素. 1郾 3郾 2 CO2的影响 CO2 是常见的烟气组分,易与烟气中的痕量 PAHs 形成竞争吸附. Mastral 等[31] 发现了 CO2对菲 吸附产生的副作用,但高浓度 CO2并不会比低浓度 CO2的副作用更大,可判断 PAHs 吸附剂应该具备较 ·131·