活性炭去(qu)除污水中的亞硝酸(suan)鹽

　　活性炭(tan)去(qu)除廢水(shui)(shui)(shui)中的(de)(de)硝酸(suan)(suan)根和(he)(he)(he)(he)(he)亞(ya)硝酸(suan)(suan)根陰離子，氮(N)是(shi)所有(you)生物的(de)(de)基本(ben)要素(su)。氮以(yi)不(bu)同的(de)(de)氧化(hua)態(tai)存在，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)(he)(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)。其中，NO 3 -，NO 2 -和(he)(he)(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)更受關注，因為它們易溶于水(shui)(shui)(shui)，對人體健(jian)康(kang)有(you)毒。農業施肥等非點源硝酸(suan)(suan)鹽(yan)污染地(di)下水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)(he)(he)(he)地(di)表水(shui)(shui)(shui)已成為工業和(he)(he)(he)(he)(he)發(fa)(fa)展(zhan)中國(guo)家日益嚴重(zhong)的(de)(de)環境問題。硝酸(suan)(suan)鹽(yan)污染是(shi)由于硝酸(suan)(suan)鹽(yan)肥料的(de)(de)廣泛使用和(he)(he)(he)(he)(he)人類和(he)(he)(he)(he)(he)動物廢物處理不(bu)善或未經處理而發(fa)(fa)生的(de)(de)。硝酸(suan)(suan)鹽(yan)是(shi)許多工業過程(cheng)的(de)(de)副(fu)產(chan)品，包(bao)括生產(chan)造(zao)紙、硝基有(you)機化(hua)合物和(he)(he)(he)(he)(he)藥物化(hua)合物。亞(ya)硝胺致癌的(de)(de)前兆是(shi)地(di)下水(shui)(shui)(shui)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)濃度的(de)(de)增加。由于這些原因，歐盟限制了飲用水(shui)(shui)(shui)中硝酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)(he)(he)(he)(he)亞(ya)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)濃度。

　　亞硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)和硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)也是(shi)存在(zai)于更多放(fang)(fang)射性(xing)廢物中(zhong)的(de)(de)非(fei)放(fang)(fang)射性(xing)廢物； 硝(xiao)酸在(zai)核(he)武器和核(he)燃(ran)料(liao)的(de)(de)生產過(guo)程中(zhong)被用來處理(li)(li)極其有毒的(de)(de)放(fang)(fang)射性(xing)元素，如鈾和鍶。然而，如果(guo)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)濃度較(jiao)高，可能(neng)會影響穩定水泥基(ji)體(ti)的(de)(de)形(xing)成，使各(ge)種金屬加(jia)工廢料(liao)難以長期(qi)處理(li)(li)。因此，從健康(kang)和環(huan)境的(de)(de)角(jiao)度來看，去(qu)除硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)和亞硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)是(shi)非(fei)常重(zhong)要的(de)(de)。

　　傳(chuan)統(tong)的去除硝酸(suan)鹽和亞硝酸(suan)鹽陰離子的方(fang)法包括反(fan)滲(shen)透(tou)、離子交換、組合膜(mo)生(sheng)物反(fan)應(ying)器/粉末(mo)活性炭(tan)吸(xi)附(fu)、生(sheng)物膜(mo)電(dian)極反(fan)應(ying)器(BER)和BER /吸(xi)附(fu)過程。這(zhe)些方(fang)法大(da)多有一些缺點，如高資本、高運(yun)營成本或污(wu)泥處(chu)置(zhi)。

　　未(wei)氧化氧化活性炭DFT孔徑分布。

　　*近，從廢水中去(qu)除硝酸鹽和亞硝酸鹽的陰離子，檢查了許多低成(cheng)本(ben)的替代吸附劑(ji)。

　　目(mu)前的工作是(shi)提高活(huo)性(xing)炭去(qu)除(chu)廢水中(zhong)(zhong)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽離子的能力(li)。為實現這(zhe)一目(mu)標，進行了以下研(yan)究：(a)制備(bei)和(he)表征活(huo)性(xing)炭，(b)在活(huo)性(xing)炭樣品中(zhong)(zhong)建立硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)根離子*大(da)吸附(fu)條件，(c)在活(huo)性(xing)炭上評估(gu)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽離子的動力(li)學(xue)和(he)熱力(li)學(xue)參數。

　　活性炭吸附研究(jiu)：樣品選(xuan)擇：干(gan)燥活性炭(tan)的(de)(de)固定(ding)(ding)非氧(yang)化和(he)(he)氧(yang)化（0.1g)和(he)(he)初(chu)始濃度Co = 25mgL -1的(de)(de)原液(ye)(ye)(ye)(ye)的(de)(de)25mL等分試樣振(zhen)(zhen)蕩(dang)24小(xiao)時(shi)。過(guo)濾(lv)各種混合物，確定(ding)(ding)溶液(ye)(ye)(ye)(ye)中的(de)(de)殘留(liu)物、硝(xiao)酸鹽和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸鹽含量(liang)，以了解(jie)平(ping)(ping)衡(heng)時(shi)間(jian)的(de)(de)影響。通過(guo)稀釋(shi)NaOH或HCl溶液(ye)(ye)(ye)(ye)pH從2調整到11。在確定(ding)(ding)平(ping)(ping)衡(heng)時(shi)間(jian)的(de)(de)批量(liang)實驗中，我們使(shi)用(yong)20mL的(de)(de)pH調節溶液(ye)(ye)(ye)(ye)和(he)(he)30mg吸附劑(ji)。pH該值提供了*大(da)的(de)(de)陰(yin)(yin)離(li)子去(qu)除率。取50毫克(ke)(ke)L的(de)(de)硝(xiao)酸鹽水(shui)溶液(ye)(ye)(ye)(ye)20ml的(de)(de)進(jin)行(xing)-1 NO 3 ˉ不同量(liang)的(de)(de)和(he)(he)碳(tan)劑(ji)量(liang)為200毫克(ke)(ke)Ca(HCO存在3)20-400毫克(ke)(ke)L-1。25振(zhen)(zhen)蕩(dang)時(shi)間(jian)的(de)(de)作(zuo)用(yong)℃，45℃和(he)(he)55℃24小(xiao)時(shi)進(jin)行(xing)。使(shi)用(yong)離(li)子色譜柱：6.1006.超濾(lv)液(ye)(ye)(ye)(ye)：2000陰(yin)(yin)離(li)子柱.5 mmolL-一對(dui)苯(ben)二甲酸，7%乙腈，pH = 4.電(dian)導檢測器測定(ding)(ding)陰(yin)(yin)離(li)子濃度。

　　動力學研究

　　動力學試驗研究了活(huo)性(xing)(xing)炭對陰離(li)子吸附效率的(de)影響(NO2-和NO3-氧化活(huo)性(xing)(xing)炭樣品的(de)吸附效果，50毫克(ke)活(huo)性(xing)(xing)炭和20毫升(sheng)(sheng)硝酸鹽(yan)的(de)初始(shi)濃度(du)(du)為50毫升(sheng)(sheng) mg·L - 1.亞硝酸鹽(yan)濃度(du)(du)為5 mg·L -1的(de)時(shi)間(jian)為不同的(de)時(shi)間(jian)段，即硝酸鹽(yan)和亞硝酸鹽(yan)在各種水產(chan)養殖和工(gong)業廢水中的(de)濃度(du)(du)水平]通(tong)過濾(lv)紙(zhi)過濾(lv)懸(xuan)浮液，分析(xi)殘(can)余陰離(li)子濃度(du)(du)。

　　活性炭表征

　　根據所有元素的(de)(de)百分(fen)比含量與氧殘留量之間(jian)的(de)(de)差異，的(de)(de)方法(fa)是從(cong)元素分(fen)析中報(bao)告氧含量值。

　　活性炭表征

　　從元素分(fen)析中(zhong)報告氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)含(han)(han)量值的(de)(de)(de)常(chang)用方法是基(ji)于(yu)所(suo)有元素的(de)(de)(de)百分(fen)比(bi)含(han)(han)量與氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)殘留量之間(jian)的(de)(de)(de)差異。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)含(han)(han)量顯著增(zeng)加（從0開始.92至5.7%)。                                                                                                       　　圖中(zhong)研究了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)DFT孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)分(fen)布。給(gei)出(chu)了(le)表(biao)面(mian)(mian)積和(he)孔(kong)(kong)(kong)體積的(de)(de)(de)結果。顯示了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)(kong)(kong)性(xing)(xing)質。 　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)體積和(he)表(biao)面(mian)(mian)積增(zeng)加，孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)分(fen)布沒有明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)(hua)。與未氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)樣品相(xiang)比(bi)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)積和(he)孔(kong)(kong)(kong)體積分(fen)別增(zeng)加了(le)約(yue)43%和(he)35%。氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)和(he)未氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品*大1nm 的(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)(kong)(kong)和(he)2-4nm的(de)(de)(de)中(zhong)孔(kong)(kong)(kong)。數(shu)據還顯示，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)后毛孔(kong)(kong)(kong)變(bian)寬(kuan)。微(wei)區增(zeng)強，介孔(kong)(kong)(kong)范圍(2-4nm)稍微(wei)降低。這可能是因為(wei)從容納一個(ge)吸附層(ceng)的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)寬(kuan)到兩個(ge)，兩個(ge)層(ceng)分(fen)別轉(zhuan)換為(wei)三個(ge)。                                                                                                                                                                         吸附材料的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)積和(he)孔(kong)(kong)(kong)體積。1:未氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品.二(er)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品.1:未氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品.二(er)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品.?DFT：分(fen)布孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)；BET：微(wei)孔(kong)(kong)(kong)材料的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)積表(biao)征

　　兩(liang)種(zhong)吸(xi)附(fu)劑的(de)(de)(de)(de)分形(xing)維數(shu)(shu)(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計算(suan)。在(zai)650℃活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品具有活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)D = 2.1.分數(shu)(shu)維數(shu)(shu)。這(zhe)表(biao)明(ming)表(biao)面非常(chang)粗糙或(huo)不規則(ze)。在(zai)用(yong)Na 2 CO 3表(biao)面改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)時(shi)，分形(xing)維數(shu)(shu)減(jian)少(D = 2.2)。 　　這(zhe)表(biao)明(ming)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)結構隨著小(xiao)晶(jing)粒和(he)交聯(lian)(lian)結構的(de)(de)(de)(de)分解(jie)(jie)變得更(geng)加有序。對(dui)于這(zhe)類試劑，混合(he)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)于微晶(jing)碳(tan)； 因此，交聯(lian)(lian)碳(tan)主要被消(xiao)耗掉。交聯(lian)(lian)分解(jie)(jie)導(dao)致堵塞孔的(de)(de)(de)(de)釋放，從而(er)減(jian)少增加的(de)(de)(de)(de)表(biao)面積和(he)孔體積。 　　硬度(du)對(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)去(qu)除硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)影響 　　共存離(li)子(zi)是碳(tan)酸氫(qing)鈣，通常(chang)在(zai)地下水中(zhong)(zhong)發現，并產(chan)生(sheng)暫(zan)時(shi)的(de)(de)(de)(de)硬度(du)。圖(tu)2證明(ming)了這(zhe)一點(dian)。在(zai)Ca(HCO 3)2在(zai)存在(zai)下，硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)去(qu)除率(lv)明(ming)顯(xian)降低。這(zhe)些(xie)物(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)抑制作用(yong)可以歸因于NO 3 -和(he)HCO 3 -相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)結構。它們都是平的(de)(de)(de)(de)，而(er)且都是平的(de)(de)(de)(de)N-O和(he)C-O鍵之間(jian)的(de)(de)(de)(de)角度(du)相(xiang)同(tong)，等于120℃。可以合(he)理地認為(wei)，HCO 3個 ˉ陰離(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)競爭性(xing)(xing)(xing)(xing)吸(xi)附(fu)到相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)位點(dian)RS的(de)(de)(de)(de)表(biao)面上。  圖(tu)2：使用(yong)1：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)硬度(du)對(dui)去(qu)除硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)影響。 　　這(zhe)些(xie)結果表(biao)明(ming)，由KMnO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)比這(zhe)些(xie)吸(xi)附(fu)劑中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)任何一種(zhong)都好(hao)得多或(huo)更(geng)好(hao)。這(zhe)可能與(yu)吸(xi)附(fu)機制有關，包括離(li)子(zi)交換和(he)絡合(he)。

　　事實上，開發低成本吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑是減(jian)少各種化學工藝產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)大量廢物(wu)和(he)有(you)毒廢水的(de)(de)(de)(de)(de)主要目標之(zhi)一(yi)。從這個意(yi)義(yi)上說(shuo)，高錳(meng)酸(suan)(suan)鉀改性活性炭對水溶液中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)和(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)有(you)很好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能力。在(zai)(zai)這個問題(ti)上，研究了(le)影響單組分體(ti)系中(zhong)(zhong)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)和(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)離子去除的(de)(de)(de)(de)(de)因素：溫度(du)，pH值、吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑濃度(du)和(he)活性炭劑量。在(zai)(zai)二元體(ti)系(NO 3和(he)HCO 3)硬度(du)對硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)去除的(de)(de)(de)(de)(de)抑(yi)制作(zuo)用(yong)是指NO 3和(he)HCO 在(zai)(zai)同(tong)一(yi)結(jie)構離子和(he)系統中(zhong)(zhong)(NO 3和(he)NO 2)由于競爭效應(ying)，硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)受到(dao)(dao)抑(yi)制，亞硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)受到(dao)(dao)協同(tong)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)促進。NOM當存(cun)在(zai)(zai)或不存(cun)在(zai)(zai)時(shi)，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能力相(xiang)似，表明硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)對碳表面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)親和(he)力強(qiang)于硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)和(he)NOM的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)。