活性炭去除污(wu)水中的亞硝(xiao)酸鹽

　　活性炭去(qu)除廢水中的(de)(de)硝(xiao)酸(suan)根(gen)和(he)(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)根(gen)陰離子，氮(dan)(N)是(shi)所有生(sheng)物的(de)(de)基(ji)本要(yao)素。氮(dan)以不同的(de)(de)氧化態存在(zai)，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)。其中，NO 3 -，NO 2 -和(he)(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)更受關(guan)注，因為(wei)它們易溶于水，對人體(ti)健康有毒。農(nong)業施肥(fei)等非點源硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)污染地(di)下(xia)(xia)水和(he)(he)(he)(he)地(di)表水已成為(wei)工業和(he)(he)(he)(he)發展中國(guo)家日益嚴重的(de)(de)環境問題(ti)。硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)污染是(shi)由于硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)肥(fei)料(liao)的(de)(de)廣泛(fan)使用(yong)和(he)(he)(he)(he)人類(lei)和(he)(he)(he)(he)動物廢物處理不善或未經(jing)處理而發生(sheng)的(de)(de)。硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)是(shi)許多工業過程的(de)(de)副(fu)產品，包括生(sheng)產造紙、硝(xiao)基(ji)有機化合(he)(he)物和(he)(he)(he)(he)藥(yao)物化合(he)(he)物。亞(ya)硝(xiao)胺致癌的(de)(de)前兆是(shi)地(di)下(xia)(xia)水硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)濃度的(de)(de)增加(jia)。由于這些原因，歐盟(meng)限制(zhi)了飲(yin)用(yong)水中硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)濃度。

　　亞(ya)硝酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)和硝酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)也(ye)是存在于更多(duo)放射性(xing)廢物中的非放射性(xing)廢物； 硝酸(suan)(suan)(suan)在核(he)武器和核(he)燃料的生產過程(cheng)中被用來處理極其(qi)有毒的放射性(xing)元素，如(ru)鈾和鍶。然而(er)，如(ru)果硝酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)濃度較高，可能會影響穩定水泥基體的形成，使各種金(jin)屬加工廢料難以長期處理。因此，從健(jian)康和環境的角度來看，去除(chu)硝酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)和亞(ya)硝酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)是非常重要的。

　　傳(chuan)統(tong)的(de)去(qu)除硝酸(suan)鹽(yan)和亞硝酸(suan)鹽(yan)陰離(li)子(zi)的(de)方法包括反滲透、離(li)子(zi)交換、組(zu)合膜(mo)生(sheng)物反應(ying)(ying)器/粉末活性炭吸附、生(sheng)物膜(mo)電極反應(ying)(ying)器(BER)和BER /吸附過程。這些(xie)(xie)方法大多有(you)一些(xie)(xie)缺點(dian)，如高資本、高運營成本或污(wu)泥處置。

　　未氧化(hua)氧化(hua)活性炭DFT孔徑分布。

　　*近，從(cong)廢水(shui)中(zhong)去除硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽和亞(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽的陰離(li)子，檢查(cha)了許(xu)多(duo)低成本的替代吸附劑。

　　目前(qian)的工作(zuo)是提(ti)高活性(xing)(xing)炭去(qu)除(chu)廢水中硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)離子(zi)的能力。為實現這一目標，進(jin)行了以(yi)下研究(jiu)：(a)制備和(he)表征活性(xing)(xing)炭，(b)在活性(xing)(xing)炭樣(yang)品中建立硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)根離子(zi)*大吸附條件，(c)在活性(xing)(xing)炭上評估(gu)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)離子(zi)的動力學和(he)熱力學參數。

　　活性炭吸(xi)附研究(jiu)：樣品(pin)選擇：干燥(zao)活性炭的(de)(de)固定(ding)(ding)非氧化(hua)和氧化(hua)（0.1g)和初始濃度Co = 25mgL -1的(de)(de)原液(ye)(ye)的(de)(de)25mL等分(fen)試樣振(zhen)蕩(dang)24小時(shi)(shi)(shi)。過濾各種混(hun)合物，確(que)(que)定(ding)(ding)溶(rong)液(ye)(ye)中(zhong)(zhong)的(de)(de)殘(can)留(liu)物、硝酸鹽(yan)和亞硝酸鹽(yan)含量，以了解(jie)平衡時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)影(ying)響。通過稀釋NaOH或HCl溶(rong)液(ye)(ye)pH從2調整到11。在確(que)(que)定(ding)(ding)平衡時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)批量實驗中(zhong)(zhong)，我(wo)們使用(yong)20mL的(de)(de)pH調節(jie)溶(rong)液(ye)(ye)和30mg吸(xi)附劑。pH該值(zhi)提供(gong)了*大的(de)(de)陰離(li)子(zi)去除(chu)率。取(qu)50毫(hao)(hao)克(ke)L的(de)(de)硝酸鹽(yan)水溶(rong)液(ye)(ye)20ml的(de)(de)進(jin)行-1 NO 3 ˉ不同量的(de)(de)和碳(tan)劑量為(wei)200毫(hao)(hao)克(ke)Ca(HCO存(cun)在3)20-400毫(hao)(hao)克(ke)L-1。25振(zhen)蕩(dang)時(shi)(shi)(shi)間(jian)(jian)的(de)(de)作用(yong)℃，45℃和55℃24小時(shi)(shi)(shi)進(jin)行。使用(yong)離(li)子(zi)色譜柱：6.1006.超濾液(ye)(ye)：2000陰離(li)子(zi)柱.5 mmolL-一對苯(ben)二甲酸，7%乙腈，pH = 4.電導檢測器(qi)測定(ding)(ding)陰離(li)子(zi)濃度。

　　動力學研究

　　動(dong)力學(xue)試(shi)驗(yan)研(yan)究了活性(xing)炭對(dui)陰(yin)離子吸附效率的(de)影響(NO2-和(he)(he)NO3-氧化活性(xing)炭樣(yang)品的(de)吸附效果，50毫(hao)克活性(xing)炭和(he)(he)20毫(hao)升硝酸鹽的(de)初始濃度為(wei)50毫(hao)升 mg·L - 1.亞硝酸鹽濃度為(wei)5 mg·L -1的(de)時(shi)間為(wei)不(bu)同(tong)的(de)時(shi)間段，即硝酸鹽和(he)(he)亞硝酸鹽在各(ge)種水(shui)產(chan)養殖和(he)(he)工業廢水(shui)中(zhong)的(de)濃度水(shui)平]通過(guo)濾紙過(guo)濾懸浮(fu)液，分析殘余陰(yin)離子濃度。

　　活性炭表征

　　根據所有元素的百(bai)分比含(han)量與氧(yang)殘留量之間的差異，的方法(fa)是從(cong)元素分析中報告氧(yang)含(han)量值。

　　活性炭表征

　　從元(yuan)素分析中(zhong)報告氧(yang)(yang)含量(liang)值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)常(chang)用方法是基于所有元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)百分比含量(liang)與氧(yang)(yang)殘留(liu)量(liang)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)差(cha)異。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)含量(liang)顯(xian)著增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)（從0開始.92至5.7%)。                                                                                                       　　圖中(zhong)研究了活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭DFT孔(kong)(kong)(kong)徑分布。給出了表(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)和孔(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)結果。顯(xian)示了活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)(kong)(kong)性(xing)(xing)質。 　　活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)和表(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，孔(kong)(kong)(kong)徑分布沒有明顯(xian)變化(hua)(hua)。與未(wei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳樣(yang)品(pin)相比，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)和孔(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)分別增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了約(yue)43%和35%。氧(yang)(yang)化(hua)(hua)和未(wei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭樣(yang)品(pin)*大1nm 的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)(kong)(kong)和2-4nm的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)孔(kong)(kong)(kong)。數據還顯(xian)示，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)后毛孔(kong)(kong)(kong)變寬。微(wei)區增(zeng)(zeng)強，介孔(kong)(kong)(kong)范圍(2-4nm)稍微(wei)降低。這可(ke)能是因為(wei)從容納一個吸(xi)附(fu)層的(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)寬到兩(liang)個，兩(liang)個層分別轉換為(wei)三個。 ;                                                                                                                                                                        吸(xi)附(fu)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)和孔(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)。1:未(wei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭樣(yang)品(pin).二(er)、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭樣(yang)品(pin).1:未(wei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭樣(yang)品(pin).二(er)、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭樣(yang)品(pin).?DFT：分布孔(kong)(kong)(kong)徑；BET：微(wei)孔(kong)(kong)(kong)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)積(ji)(ji)表(biao)(biao)征

　　兩種吸(xi)(xi)附(fu)劑的(de)(de)(de)(de)分形(xing)維數(D)由(you)Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型(xing)計算。在(zai)650℃活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)樣(yang)品具有(you)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)D = 2.1.分數維數。這(zhe)(zhe)表(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming)表(biao)(biao)(biao)(biao)面非(fei)常粗糙或不(bu)規則。在(zai)用Na 2 CO 3表(biao)(biao)(biao)(biao)面改性(xing)(xing)(xing)(xing)時，分形(xing)維數減(jian)少(D = 2.2)。 　　這(zhe)(zhe)表(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming)改性(xing)(xing)(xing)(xing)碳的(de)(de)(de)(de)結構(gou)隨(sui)著小晶(jing)粒和交(jiao)聯結構(gou)的(de)(de)(de)(de)分解(jie)變得更加有(you)序。對于(yu)這(zhe)(zhe)類試劑，混合碳的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)大于(yu)微晶(jing)碳； 因此(ci)，交(jiao)聯碳主要(yao)被消(xiao)耗掉。交(jiao)聯分解(jie)導致堵塞(sai)孔的(de)(de)(de)(de)釋放，從而減(jian)少增加的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面積和孔體積。 　　硬(ying)度(du)對活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)去除(chu)(chu)硝酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang) 　　共(gong)存(cun)離(li)(li)子是碳酸(suan)氫鈣，通(tong)常在(zai)地(di)下水(shui)中發現，并(bing)產(chan)生暫時的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)。圖2證明(ming)了(le)這(zhe)(zhe)一點。在(zai)Ca(HCO 3)2在(zai)存(cun)在(zai)下，硝酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)去除(chu)(chu)率明(ming)顯降低(di)。這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)物質的(de)(de)(de)(de)抑制作用可以歸因于(yu)NO 3 -和HCO 3 -相同(tong)的(de)(de)(de)(de)離(li)(li)子結構(gou)。它(ta)們都是平(ping)的(de)(de)(de)(de)，而且都是平(ping)的(de)(de)(de)(de)N-O和C-O鍵之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)角度(du)相同(tong)，等于(yu)120℃。可以合理(li)地(di)認為，HCO 3個 ˉ陰離(li)(li)子的(de)(de)(de)(de)競爭性(xing)(xing)(xing)(xing)吸(xi)(xi)附(fu)到相同(tong)的(de)(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)位點RS的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面上。  圖2：使用1：活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)硬(ying)度(du)對去除(chu)(chu)硝酸(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。 　　這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)結果表(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming)，由(you)KMnO 改性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)(tan)比這(zhe)(zhe)些(xie)(xie)吸(xi)(xi)附(fu)劑中的(de)(de)(de)(de)任何一種都好得多或更好。這(zhe)(zhe)可能與吸(xi)(xi)附(fu)機制有(you)關，包括離(li)(li)子交(jiao)換和絡(luo)合。

　　事實(shi)上(shang)(shang)，開發低成(cheng)本吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑是減少各種化學工(gong)藝產生的(de)(de)大量廢物和(he)有毒廢水的(de)(de)主要目標之一。從這個意義上(shang)(shang)說，高(gao)錳酸(suan)(suan)(suan)鉀改性(xing)活性(xing)炭(tan)對水溶液(ye)中的(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽和(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽有很好的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力(li)(li)。在這個問題上(shang)(shang)，研究(jiu)了影響單(dan)組分體系中硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽和(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽離子去除(chu)的(de)(de)因素：溫度，pH值、吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑濃度和(he)活性(xing)炭(tan)劑量。在二(er)元體系(NO 3和(he)HCO 3)硬度對硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽去除(chu)的(de)(de)抑(yi)制作(zuo)用(yong)是指NO 3和(he)HCO 在同一結構(gou)離子和(he)系統(tong)中(NO 3和(he)NO 2)由于競爭效(xiao)應，硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽吸(xi)(xi)附(fu)(fu)受到抑(yi)制，亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽吸(xi)(xi)附(fu)(fu)受到協同吸(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)促進。NOM當(dang)存(cun)在或不存(cun)在時，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)能力(li)(li)相似，表(biao)明(ming)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽對碳(tan)表(biao)面的(de)(de)親和(he)力(li)(li)強于硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽和(he)NOM的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)。