活(huo)性炭去除(chu)污水中的亞硝酸鹽

　　活性炭去除(chu)廢水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)根和(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)根陰離子，氮(N)是所有(you)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)基本要素。氮以不(bu)同的(de)(de)(de)(de)氧化態(tai)存在，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)。其中(zhong)，NO 3 -，NO 2 -和(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)更受關注，因為(wei)它們易溶于(yu)水(shui)，對人體(ti)健康有(you)毒。農業施肥等非(fei)點源硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)污染(ran)地下水(shui)和(he)(he)(he)地表水(shui)已成為(wei)工業和(he)(he)(he)發(fa)展中(zhong)國家日益嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)環境問題。硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)污染(ran)是由于(yu)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)肥料的(de)(de)(de)(de)廣泛使(shi)用和(he)(he)(he)人類和(he)(he)(he)動(dong)物(wu)(wu)(wu)廢物(wu)(wu)(wu)處理(li)不(bu)善(shan)或未經(jing)處理(li)而發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)。硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)是許多工業過程的(de)(de)(de)(de)副產品(pin)，包(bao)括生(sheng)產造紙、硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)基有(you)機化合物(wu)(wu)(wu)和(he)(he)(he)藥物(wu)(wu)(wu)化合物(wu)(wu)(wu)。亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)胺致癌(ai)的(de)(de)(de)(de)前兆是地下水(shui)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)濃度(du)的(de)(de)(de)(de)增加。由于(yu)這(zhe)些原因，歐盟限(xian)制了飲用水(shui)中(zhong)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)濃度(du)。

　　亞(ya)(ya)硝酸(suan)鹽和(he)(he)硝酸(suan)鹽也(ye)是(shi)存(cun)在于(yu)更多放射性(xing)廢(fei)物中的(de)非(fei)放射性(xing)廢(fei)物； 硝酸(suan)在核武器和(he)(he)核燃料(liao)的(de)生產(chan)過程中被用來(lai)處(chu)理極其有毒的(de)放射性(xing)元素，如鈾和(he)(he)鍶(si)。然而，如果(guo)硝酸(suan)鹽濃(nong)度(du)(du)較高，可能會影響(xiang)穩定水泥基體的(de)形成(cheng)，使各種金屬加(jia)工廢(fei)料(liao)難以長期處(chu)理。因此，從健(jian)康和(he)(he)環境(jing)的(de)角度(du)(du)來(lai)看，去除(chu)硝酸(suan)鹽和(he)(he)亞(ya)(ya)硝酸(suan)鹽是(shi)非(fei)常重要的(de)。

　　傳統的去(qu)除硝酸鹽和亞硝酸鹽陰離子的方法包括反滲透、離子交換、組合膜(mo)(mo)生物反應器(qi)/粉末活性(xing)炭吸附(fu)、生物膜(mo)(mo)電極反應器(qi)(BER)和BER /吸附(fu)過程(cheng)。這些方法大多有一(yi)些缺點，如高(gao)(gao)資本(ben)、高(gao)(gao)運(yun)營(ying)成本(ben)或污泥處置。

　　未氧(yang)化氧(yang)化活性炭DFT孔徑分(fen)布。

　　*近，從廢水(shui)中(zhong)去(qu)除硝(xiao)(xiao)酸鹽和亞硝(xiao)(xiao)酸鹽的陰離子，檢查了許多(duo)低(di)成(cheng)本的替代吸附劑(ji)。

　　目前的工作是提高活性(xing)炭(tan)去除廢水中(zhong)硝酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)亞(ya)硝酸(suan)鹽(yan)離子(zi)的能力。為實現這一(yi)目標，進行了以下研究：(a)制備和(he)(he)表征活性(xing)炭(tan)，(b)在活性(xing)炭(tan)樣品中(zhong)建立硝酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)亞(ya)硝酸(suan)根(gen)離子(zi)*大吸附(fu)條件(jian)，(c)在活性(xing)炭(tan)上(shang)評(ping)估(gu)硝酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)亞(ya)硝酸(suan)鹽(yan)離子(zi)的動力學和(he)(he)熱(re)力學參數。

　　活性炭吸附研(yan)究：樣品選擇：干燥活性炭的(de)固定非(fei)氧化和(he)氧化（0.1g)和(he)初(chu)始(shi)濃度Co = 25mgL -1的(de)原液(ye)的(de)25mL等分試樣振蕩24小時。過濾(lv)各種混合(he)物(wu)(wu)，確定溶液(ye)中(zhong)的(de)殘留物(wu)(wu)、硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)含量(liang)，以(yi)了(le)(le)解平衡時間(jian)的(de)影(ying)響(xiang)。通過稀釋NaOH或HCl溶液(ye)pH從2調整到11。在(zai)確定平衡時間(jian)的(de)批量(liang)實(shi)驗中(zhong)，我們使用(yong)20mL的(de)pH調節(jie)溶液(ye)和(he)30mg吸附劑。pH該值提(ti)供(gong)了(le)(le)*大的(de)陰(yin)離(li)(li)子去除率。取50毫克L的(de)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)水溶液(ye)20ml的(de)進行(xing)(xing)-1 NO 3 ˉ不同(tong)量(liang)的(de)和(he)碳劑量(liang)為200毫克Ca(HCO存在(zai)3)20-400毫克L-1。25振蕩時間(jian)的(de)作用(yong)℃，45℃和(he)55℃24小時進行(xing)(xing)。使用(yong)離(li)(li)子色(se)譜柱：6.1006.超濾(lv)液(ye)：2000陰(yin)離(li)(li)子柱.5 mmolL-一對(dui)苯二甲酸(suan)(suan)，7%乙腈，pH = 4.電(dian)導檢測器測定陰(yin)離(li)(li)子濃度。

　　動力學研究

　　動力(li)學(xue)試(shi)驗研(yan)究了活性炭對(dui)陰離子吸(xi)(xi)附(fu)(fu)效率的影響(NO2-和(he)NO3-氧化活性炭樣品的吸(xi)(xi)附(fu)(fu)效果，50毫克活性炭和(he)20毫升硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)的初始濃(nong)(nong)度為(wei)50毫升 mg·L - 1.亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)濃(nong)(nong)度為(wei)5 mg·L -1的時間(jian)為(wei)不同的時間(jian)段(duan)，即硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)在(zai)各(ge)種水產養殖和(he)工業廢(fei)水中的濃(nong)(nong)度水平]通(tong)過濾紙過濾懸(xuan)浮液，分析殘余陰離子濃(nong)(nong)度。

　　活性炭表征

　　根(gen)據所有元素的百分比(bi)含量與氧(yang)殘留量之間(jian)的差異，的方法(fa)是從元素分析中報告氧(yang)含量值。

　　活性炭表征

　　從元(yuan)素(su)分(fen)(fen)析(xi)中報告氧(yang)含(han)量(liang)值的(de)(de)(de)常用(yong)方法是(shi)基于所(suo)有元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)百分(fen)(fen)比含(han)量(liang)與氧(yang)殘留量(liang)之間的(de)(de)(de)差(cha)異(yi)。活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)氧(yang)含(han)量(liang)顯(xian)著增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)（從0開始.92至(zhi)5.7%)。                                                                                                       　　圖(tu)中研究了活性(xing)炭(tan)DFT孔徑分(fen)(fen)布。給出了表(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和(he)孔體積(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)結果。顯(xian)示了活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)微孔性(xing)質。 　　活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)孔體積(ji)(ji)(ji)和(he)表(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，孔徑分(fen)(fen)布沒有明顯(xian)變(bian)化(hua)。與未(wei)(wei)氧(yang)化(hua)碳(tan)樣品(pin)(pin)相比，氧(yang)化(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和(he)孔體積(ji)(ji)(ji)分(fen)(fen)別增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)了約(yue)43%和(he)35%。氧(yang)化(hua)和(he)未(wei)(wei)氧(yang)化(hua)活性(xing)炭(tan)樣品(pin)(pin)*大1nm 的(de)(de)(de)微孔和(he)2-4nm的(de)(de)(de)中孔。數據(ju)還顯(xian)示，氧(yang)化(hua)后毛孔變(bian)寬。微區(qu)增(zeng)(zeng)強，介(jie)孔范圍(2-4nm)稍微降低。這可(ke)能(neng)是(shi)因為從容納(na)一個(ge)吸(xi)附層(ceng)的(de)(de)(de)孔寬到兩(liang)個(ge)，兩(liang)個(ge)層(ceng)分(fen)(fen)別轉換為三(san)個(ge)。                                                                                                                                                                         吸(xi)附材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和(he)孔體積(ji)(ji)(ji)。1:未(wei)(wei)氧(yang)化(hua)活性(xing)炭(tan)樣品(pin)(pin).二、氧(yang)化(hua)活性(xing)炭(tan)樣品(pin)(pin).1:未(wei)(wei)氧(yang)化(hua)活性(xing)炭(tan)樣品(pin)(pin).二、氧(yang)化(hua)活性(xing)炭(tan)樣品(pin)(pin).?DFT：分(fen)(fen)布孔徑；BET：微孔材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)表(biao)征

　　兩種吸附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)(de)分(fen)形維數(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計算。在(zai)650℃活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品具有(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)D = 2.1.分(fen)數維數。這(zhe)(zhe)表(biao)明(ming)表(biao)面(mian)非常粗糙或不(bu)規則。在(zai)用Na 2 CO 3表(biao)面(mian)改性(xing)(xing)(xing)(xing)時，分(fen)形維數減(jian)少(D = 2.2)。 　　這(zhe)(zhe)表(biao)明(ming)改性(xing)(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)結構(gou)隨著小晶粒和(he)(he)交聯(lian)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)分(fen)解(jie)變得(de)更(geng)加(jia)有(you)序。對(dui)于(yu)這(zhe)(zhe)類試劑，混合(he)(he)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)大于(yu)微晶碳(tan)(tan)； 因(yin)此，交聯(lian)碳(tan)(tan)主(zhu)要(yao)被消耗(hao)掉(diao)。交聯(lian)分(fen)解(jie)導致堵塞孔(kong)的(de)(de)(de)(de)釋(shi)放，從(cong)而(er)(er)減(jian)少增加(jia)的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積(ji)和(he)(he)孔(kong)體積(ji)。 　　硬度(du)對(dui)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)去(qu)除硝(xiao)酸鹽的(de)(de)(de)(de)影響(xiang) 　　共存離(li)(li)子(zi)是(shi)碳(tan)(tan)酸氫鈣，通常在(zai)地下水中發(fa)現，并產生(sheng)暫時的(de)(de)(de)(de)硬度(du)。圖2證(zheng)明(ming)了(le)這(zhe)(zhe)一(yi)點。在(zai)Ca(HCO 3)2在(zai)存在(zai)下，硝(xiao)酸鹽的(de)(de)(de)(de)去(qu)除率明(ming)顯降低(di)。這(zhe)(zhe)些物質的(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)作用可以歸因(yin)于(yu)NO 3 -和(he)(he)HCO 3 -相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)離(li)(li)子(zi)結構(gou)。它們都(dou)是(shi)平(ping)(ping)的(de)(de)(de)(de)，而(er)(er)且都(dou)是(shi)平(ping)(ping)的(de)(de)(de)(de)N-O和(he)(he)C-O鍵(jian)之間的(de)(de)(de)(de)角度(du)相(xiang)同(tong)(tong)，等(deng)于(yu)120℃。可以合(he)(he)理地認(ren)為，HCO 3個 ˉ陰離(li)(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)競爭性(xing)(xing)(xing)(xing)吸附(fu)(fu)到相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)位點RS的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)上。  圖2：使用1：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)硬度(du)對(dui)去(qu)除硝(xiao)酸鹽的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。 　　這(zhe)(zhe)些結果(guo)表(biao)明(ming)，由KMnO 改性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)比這(zhe)(zhe)些吸附(fu)(fu)劑中的(de)(de)(de)(de)任何一(yi)種都(dou)好得(de)多或更(geng)好。這(zhe)(zhe)可能與(yu)吸附(fu)(fu)機制(zhi)有(you)關，包括離(li)(li)子(zi)交換(huan)和(he)(he)絡合(he)(he)。

　　事(shi)實上(shang)，開發低成本(ben)吸(xi)附劑是減少各(ge)種(zhong)化(hua)學工藝(yi)產生的大量廢物(wu)和(he)(he)(he)有毒廢水的主要目標之一。從這個意義上(shang)說(shuo)，高錳酸(suan)鉀改性(xing)活性(xing)炭對水溶液中的硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)有很(hen)好的吸(xi)附能(neng)力。在(zai)這個問題上(shang)，研究了影響單組分體系中硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)離(li)子(zi)(zi)去(qu)除的因(yin)素：溫(wen)度，pH值、吸(xi)附劑濃(nong)度和(he)(he)(he)活性(xing)炭劑量。在(zai)二元體系(NO 3和(he)(he)(he)HCO 3)硬度對硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)去(qu)除的抑制(zhi)作用是指NO 3和(he)(he)(he)HCO 在(zai)同一結構離(li)子(zi)(zi)和(he)(he)(he)系統中(NO 3和(he)(he)(he)NO 2)由于(yu)(yu)競爭(zheng)效應，硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)吸(xi)附受(shou)到抑制(zhi)，亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)吸(xi)附受(shou)到協同吸(xi)附的促進。NOM當存(cun)(cun)在(zai)或(huo)不存(cun)(cun)在(zai)時，吸(xi)附能(neng)力相似，表(biao)明(ming)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)對碳表(biao)面的親和(he)(he)(he)力強(qiang)于(yu)(yu)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)(he)NOM的吸(xi)附。