活(huo)性炭去除污水中的亞硝(xiao)酸鹽

　　活性炭去除廢(fei)水(shui)中(zhong)的硝(xiao)(xiao)酸根(gen)和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸根(gen)陰(yin)離子，氮(dan)(N)是所有生(sheng)物(wu)的基(ji)本要素。氮(dan)以不(bu)同的氧化態(tai)存在，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)NH 4  ( - 3)。其中(zhong)，NO 3 -，NO 2 -和(he)NH 4  ( - 3)更受(shou)關注，因(yin)為它們易溶于水(shui)，對人(ren)體健康(kang)有毒。農業(ye)施肥(fei)等非點源硝(xiao)(xiao)酸鹽污染地下水(shui)和(he)地表水(shui)已(yi)成為工業(ye)和(he)發展中(zhong)國家日(ri)益嚴(yan)重的環(huan)境問題。硝(xiao)(xiao)酸鹽污染是由于硝(xiao)(xiao)酸鹽肥(fei)料的廣泛使用和(he)人(ren)類和(he)動物(wu)廢(fei)物(wu)處理(li)不(bu)善或未經處理(li)而發生(sheng)的。硝(xiao)(xiao)酸鹽是許多工業(ye)過(guo)程的副(fu)產品，包括生(sheng)產造紙、硝(xiao)(xiao)基(ji)有機(ji)化合物(wu)和(he)藥物(wu)化合物(wu)。亞(ya)硝(xiao)(xiao)胺致癌的前(qian)兆是地下水(shui)硝(xiao)(xiao)酸鹽濃度(du)(du)的增(zeng)加。由于這些原因(yin)，歐盟限制了飲用水(shui)中(zhong)硝(xiao)(xiao)酸鹽和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽的濃度(du)(du)。

　　亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)也是(shi)存(cun)在于更多放(fang)射性(xing)廢(fei)物中的(de)(de)非放(fang)射性(xing)廢(fei)物； 硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)在核武器和(he)核燃料(liao)的(de)(de)生產(chan)過程中被用來(lai)處理極其有毒的(de)(de)放(fang)射性(xing)元(yuan)素，如(ru)鈾(you)和(he)鍶。然而，如(ru)果硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)濃(nong)度(du)較高，可能會(hui)影響(xiang)穩(wen)定水泥基體的(de)(de)形成，使各種金屬加工廢(fei)料(liao)難以長期處理。因此，從健康和(he)環境(jing)的(de)(de)角度(du)來(lai)看，去除硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)是(shi)非常重(zhong)要(yao)的(de)(de)。

　　傳(chuan)統的去除硝酸鹽和(he)亞(ya)硝酸鹽陰離(li)子的方(fang)法(fa)包括反滲透、離(li)子交換、組合(he)膜生物(wu)反應器/粉(fen)末活(huo)性炭吸附、生物(wu)膜電(dian)極反應器(BER)和(he)BER /吸附過程。這(zhe)些方(fang)法(fa)大多有(you)一些缺點，如高(gao)(gao)資本、高(gao)(gao)運營(ying)成本或污泥處置。

　　未氧(yang)化氧(yang)化活性炭DFT孔(kong)徑分布(bu)。

　　*近，從廢水中去除硝酸鹽和亞硝酸鹽的陰(yin)離子，檢查了(le)許多低成本的替代吸附劑。

　　目前(qian)的(de)工作是提高活性(xing)(xing)炭(tan)去除廢水中硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)離子的(de)能力。為實現這一目標，進(jin)行了以(yi)下(xia)研(yan)究：(a)制備和(he)表征活性(xing)(xing)炭(tan)，(b)在(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)樣品中建立(li)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)根離子*大吸(xi)附條件(jian)，(c)在(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)上評(ping)估(gu)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)離子的(de)動力學和(he)熱力學參數。

　　活性炭吸附(fu)研(yan)究：樣(yang)品選擇：干燥活性炭的(de)(de)(de)固定非氧化和(he)氧化（0.1g)和(he)初始濃度(du)Co = 25mgL -1的(de)(de)(de)原液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)25mL等分試樣(yang)振蕩24小時。過(guo)濾各種混(hun)合物(wu)(wu)，確(que)定溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)殘(can)留物(wu)(wu)、硝酸(suan)(suan)(suan)鹽和(he)亞硝酸(suan)(suan)(suan)鹽含量，以(yi)了(le)解平衡(heng)時間的(de)(de)(de)影響。通過(guo)稀釋NaOH或HCl溶(rong)液(ye)(ye)(ye)pH從(cong)2調整到11。在(zai)確(que)定平衡(heng)時間的(de)(de)(de)批量實(shi)驗中(zhong)，我們使用20mL的(de)(de)(de)pH調節溶(rong)液(ye)(ye)(ye)和(he)30mg吸附(fu)劑(ji)。pH該值提供了(le)*大的(de)(de)(de)陰(yin)離子(zi)去除率。取(qu)50毫(hao)克(ke)L的(de)(de)(de)硝酸(suan)(suan)(suan)鹽水溶(rong)液(ye)(ye)(ye)20ml的(de)(de)(de)進(jin)行-1 NO 3 ˉ不同量的(de)(de)(de)和(he)碳劑(ji)量為200毫(hao)克(ke)Ca(HCO存(cun)在(zai)3)20-400毫(hao)克(ke)L-1。25振蕩時間的(de)(de)(de)作用℃，45℃和(he)55℃24小時進(jin)行。使用離子(zi)色(se)譜柱：6.1006.超濾液(ye)(ye)(ye)：2000陰(yin)離子(zi)柱.5 mmolL-一對苯二甲酸(suan)(suan)(suan)，7%乙腈，pH = 4.電導檢測(ce)器(qi)測(ce)定陰(yin)離子(zi)濃度(du)。

　　動力學研究

　　動力學(xue)試驗研究了活性炭對陰(yin)離子吸附(fu)(fu)效率(lv)的影響(NO2-和(he)NO3-氧(yang)化活性炭樣品的吸附(fu)(fu)效果，50毫克(ke)活性炭和(he)20毫升(sheng)硝酸鹽的初(chu)始濃(nong)(nong)度(du)(du)為50毫升(sheng) mg·L - 1.亞硝酸鹽濃(nong)(nong)度(du)(du)為5 mg·L -1的時(shi)間為不同的時(shi)間段，即硝酸鹽和(he)亞硝酸鹽在各(ge)種水(shui)產養殖(zhi)和(he)工(gong)業(ye)廢水(shui)中的濃(nong)(nong)度(du)(du)水(shui)平]通過(guo)濾紙過(guo)濾懸浮液，分析殘余陰(yin)離子濃(nong)(nong)度(du)(du)。

　　活性炭表征

　　根據所有元素的百(bai)分(fen)比含量與氧殘留量之間的差異(yi)，的方法是從(cong)元素分(fen)析(xi)中報告氧含量值(zhi)。

　　活性炭表征

　　從(cong)元素(su)(su)分(fen)析中報(bao)告氧(yang)含(han)量值的(de)常(chang)用方法(fa)是基于所有元素(su)(su)的(de)百分(fen)比含(han)量與氧(yang)殘留量之間的(de)差(cha)異。活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)氧(yang)含(han)量顯(xian)著增加(jia)(jia)（從(cong)0開始.92至(zhi)5.7%)。                               ;                                                                        　　圖中研究(jiu)了(le)(le)(le)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)DFT孔(kong)徑(jing)分(fen)布。給出了(le)(le)(le)表(biao)面積和(he)(he)(he)孔(kong)體(ti)(ti)積的(de)結(jie)果。顯(xian)示(shi)了(le)(le)(le)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)微孔(kong)性(xing)(xing)(xing)(xing)質(zhi)。 　　活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)孔(kong)體(ti)(ti)積和(he)(he)(he)表(biao)面積增加(jia)(jia)，孔(kong)徑(jing)分(fen)布沒有明顯(xian)變(bian)化(hua)(hua)(hua)。與未氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)相比，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)碳的(de)表(biao)面積和(he)(he)(he)孔(kong)體(ti)(ti)積分(fen)別增加(jia)(jia)了(le)(le)(le)約43%和(he)(he)(he)35%。氧(yang)化(hua)(hua)(hua)和(he)(he)(he)未氧(yang)化(hua)(hua)(hua)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin)*大1nm 的(de)微孔(kong)和(he)(he)(he)2-4nm的(de)中孔(kong)。數據(ju)還顯(xian)示(shi)，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)后毛孔(kong)變(bian)寬(kuan)。微區(qu)增強，介孔(kong)范圍(wei)(2-4nm)稍微降低。這可能是因(yin)為從(cong)容納一個(ge)吸附層的(de)孔(kong)寬(kuan)到兩個(ge)，兩個(ge)層分(fen)別轉換為三個(ge)。                                                                                                                                                                         吸附材料的(de)表(biao)面積和(he)(he)(he)孔(kong)體(ti)(ti)積。1:未氧(yang)化(hua)(hua)(hua)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin).二、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin).1:未氧(yang)化(hua)(hua)(hua)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin).二、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)(yang)品(pin)(pin).?DFT：分(fen)布孔(kong)徑(jing)；BET：微孔(kong)材料的(de)表(biao)面積表(biao)征

　　兩種吸(xi)附劑的(de)(de)分(fen)形(xing)維(wei)數(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計算(suan)。在(zai)(zai)650℃活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品具(ju)有活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)D = 2.1.分(fen)數維(wei)數。這(zhe)表明(ming)表面(mian)非常(chang)粗糙(cao)或不規則(ze)。在(zai)(zai)用(yong)(yong)Na 2 CO 3表面(mian)改性(xing)(xing)(xing)時(shi)，分(fen)形(xing)維(wei)數減少(D = 2.2)。 　　這(zhe)表明(ming)改性(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)結(jie)構隨著小晶(jing)粒(li)和交(jiao)聯(lian)結(jie)構的(de)(de)分(fen)解變得更加有序。對(dui)于(yu)(yu)這(zhe)類試劑，混(hun)合碳(tan)(tan)(tan)的(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)大于(yu)(yu)微晶(jing)碳(tan)(tan)(tan)； 因(yin)此(ci)，交(jiao)聯(lian)碳(tan)(tan)(tan)主要被消耗掉(diao)。交(jiao)聯(lian)分(fen)解導致堵塞孔的(de)(de)釋放，從而減少增加的(de)(de)表面(mian)積(ji)和孔體積(ji)。 　　硬(ying)(ying)度(du)(du)對(dui)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)去(qu)除(chu)硝(xiao)酸鹽(yan)的(de)(de)影響 　　共存離子是(shi)碳(tan)(tan)(tan)酸氫鈣，通(tong)常(chang)在(zai)(zai)地下(xia)水中發現(xian)，并產生暫時(shi)的(de)(de)硬(ying)(ying)度(du)(du)。圖2證(zheng)明(ming)了(le)這(zhe)一(yi)(yi)點。在(zai)(zai)Ca(HCO 3)2在(zai)(zai)存在(zai)(zai)下(xia)，硝(xiao)酸鹽(yan)的(de)(de)去(qu)除(chu)率明(ming)顯降(jiang)低。這(zhe)些物質的(de)(de)抑制作用(yong)(yong)可(ke)以歸因(yin)于(yu)(yu)NO 3 -和HCO 3 -相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)離子結(jie)構。它們都是(shi)平(ping)的(de)(de)，而且都是(shi)平(ping)的(de)(de)N-O和C-O鍵之(zhi)間的(de)(de)角度(du)(du)相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)，等于(yu)(yu)120℃。可(ke)以合理地認(ren)為，HCO 3個 ˉ陰離子的(de)(de)競爭性(xing)(xing)(xing)吸(xi)附到相(xiang)(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)位(wei)點RS的(de)(de)表面(mian)上(shang)。  圖2：使用(yong)(yong)1：活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)硬(ying)(ying)度(du)(du)對(dui)去(qu)除(chu)硝(xiao)酸鹽(yan)的(de)(de)影響。 　　這(zhe)些結(jie)果表明(ming)，由KMnO 改性(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)比這(zhe)些吸(xi)附劑中的(de)(de)任何一(yi)(yi)種都好(hao)得多或更好(hao)。這(zhe)可(ke)能與吸(xi)附機制有關，包括離子交(jiao)換和絡合。

　　事實上，開(kai)發低成(cheng)本吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)是減少各種化學工藝產生(sheng)的(de)(de)大量廢(fei)物和(he)(he)有毒廢(fei)水(shui)的(de)(de)主要目標(biao)之一。從(cong)這個意(yi)義上說，高錳(meng)酸(suan)(suan)(suan)鉀改(gai)性活(huo)(huo)性炭對(dui)水(shui)溶液中的(de)(de)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)有很好的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)能(neng)力(li)。在這個問題上，研究了影響單組分體(ti)系中硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)離(li)子去除的(de)(de)因素：溫度，pH值、吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)濃度和(he)(he)活(huo)(huo)性炭劑(ji)量。在二元體(ti)系(NO 3和(he)(he)HCO 3)硬度對(dui)硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)去除的(de)(de)抑(yi)制(zhi)(zhi)作用(yong)是指NO 3和(he)(he)HCO 在同一結(jie)構離(li)子和(he)(he)系統中(NO 3和(he)(he)NO 2)由于競爭效應，硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)受(shou)到抑(yi)制(zhi)(zhi)，亞硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)受(shou)到協同吸(xi)(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)促進。NOM當(dang)存(cun)在或(huo)不存(cun)在時，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)能(neng)力(li)相似(si)，表明硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)對(dui)碳表面的(de)(de)親和(he)(he)力(li)強于硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)和(he)(he)NOM的(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)。