活性炭去(qu)除(chu)污水中的亞硝酸鹽

　　活(huo)性(xing)炭去除廢(fei)水中的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)根(gen)(gen)和(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)根(gen)(gen)陰離子，氮(N)是(shi)(shi)所(suo)有(you)生物(wu)的(de)(de)(de)(de)基本要素。氮以(yi)不同的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)態(tai)存在，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)。其中，NO 3 -，NO 2 -和(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)更受關注，因為它們易溶于水，對(dui)人體(ti)健康有(you)毒。農業施肥等非(fei)點源硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)污染(ran)(ran)地下水和(he)(he)(he)地表水已成為工(gong)(gong)業和(he)(he)(he)發(fa)展中國家日益嚴重的(de)(de)(de)(de)環(huan)境(jing)問(wen)題。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)污染(ran)(ran)是(shi)(shi)由于硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)肥料的(de)(de)(de)(de)廣泛使用和(he)(he)(he)人類和(he)(he)(he)動物(wu)廢(fei)物(wu)處(chu)理(li)不善或(huo)未經處(chu)理(li)而發(fa)生的(de)(de)(de)(de)。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)是(shi)(shi)許多(duo)工(gong)(gong)業過程的(de)(de)(de)(de)副產品，包(bao)括生產造紙、硝(xiao)(xiao)基有(you)機化(hua)合物(wu)和(he)(he)(he)藥物(wu)化(hua)合物(wu)。亞(ya)硝(xiao)(xiao)胺致癌的(de)(de)(de)(de)前兆是(shi)(shi)地下水硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)濃度(du)的(de)(de)(de)(de)增加。由于這些原(yuan)因，歐盟限制了飲(yin)用水中硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)和(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)濃度(du)。

　　亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽和硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽也是(shi)存在于更多放(fang)射性(xing)廢物中(zhong)的(de)非(fei)放(fang)射性(xing)廢物； 硝(xiao)酸(suan)(suan)在核武器和核燃料的(de)生產過(guo)程中(zhong)被用(yong)來處理極其有毒的(de)放(fang)射性(xing)元(yuan)素(su)，如鈾(you)和鍶。然而，如果硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽濃度較高，可能會(hui)影響穩定水泥基(ji)體(ti)的(de)形成，使各種金屬加工(gong)廢料難(nan)以長期處理。因此，從健康(kang)和環(huan)境的(de)角度來看，去除硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽和亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽是(shi)非(fei)常重要的(de)。

　　傳統的去除硝酸鹽和亞硝酸鹽陰(yin)離子的方(fang)法包括反(fan)(fan)滲透、離子交換、組合膜生物反(fan)(fan)應器(qi)/粉末活(huo)性炭吸附、生物膜電極(ji)反(fan)(fan)應器(qi)(BER)和BER /吸附過程。這些(xie)方(fang)法大多有一(yi)些(xie)缺點，如高(gao)資本、高(gao)運營成本或污泥處置。

　　未氧(yang)化(hua)氧(yang)化(hua)活(huo)性炭(tan)DFT孔徑分布。

　　*近，從(cong)廢水中去除(chu)硝(xiao)酸(suan)鹽和亞硝(xiao)酸(suan)鹽的陰離(li)子，檢查了許多低(di)成本的替(ti)代吸附劑(ji)。

　　目(mu)前的(de)工(gong)作(zuo)是提高活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)去除廢(fei)水中硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)離子(zi)的(de)能力。為實(shi)現這一(yi)目(mu)標，進行了(le)以下研究：(a)制備和(he)表(biao)征活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)，(b)在活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)中建立硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸根離子(zi)*大吸(xi)附條件，(c)在活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)上評估硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)離子(zi)的(de)動力學和(he)熱力學參(can)數。

　　活性炭吸(xi)附研究(jiu)：樣(yang)(yang)品(pin)選擇：干燥活(huo)性炭的(de)(de)(de)固定非(fei)氧化(hua)和(he)氧化(hua)（0.1g)和(he)初始濃(nong)度(du)(du)Co = 25mgL -1的(de)(de)(de)原(yuan)液(ye)的(de)(de)(de)25mL等分試樣(yang)(yang)振蕩24小(xiao)時(shi)(shi)。過濾(lv)各種混合物，確定溶液(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)殘留(liu)物、硝(xiao)酸鹽和(he)亞硝(xiao)酸鹽含(han)量，以了解平衡時(shi)(shi)間的(de)(de)(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(shi)(shi)間的(de)(de)(de)批(pi)量實驗中(zhong)，我們使用20mL的(de)(de)(de)pH調節溶液(ye)和(he)30mg吸(xi)附劑。pH該值提供了*大的(de)(de)(de)陰(yin)(yin)離(li)(li)子(zi)(zi)去(qu)除率。取(qu)50毫(hao)克(ke)L的(de)(de)(de)硝(xiao)酸鹽水溶液(ye)20ml的(de)(de)(de)進行-1 NO 3 ˉ不同(tong)量的(de)(de)(de)和(he)碳劑量為(wei)200毫(hao)克(ke)Ca(HCO存在(zai)3)20-400毫(hao)克(ke)L-1。25振蕩時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)作用℃，45℃和(he)55℃24小(xiao)時(shi)(shi)進行。使用離(li)(li)子(zi)(zi)色譜柱(zhu)：6.1006.超濾(lv)液(ye)：2000陰(yin)(yin)離(li)(li)子(zi)(zi)柱(zhu).5 mmolL-一對苯二甲酸，7%乙腈，pH = 4.電(dian)導檢測(ce)器測(ce)定陰(yin)(yin)離(li)(li)子(zi)(zi)濃(nong)度(du)(du)。

　　動力學研究

　　動力(li)學試驗研究了(le)活性(xing)炭(tan)(tan)對陰(yin)離子(zi)吸(xi)附效(xiao)率的影響(xiang)(NO2-和NO3-氧化活性(xing)炭(tan)(tan)樣品的吸(xi)附效(xiao)果，50毫克活性(xing)炭(tan)(tan)和20毫升硝酸(suan)鹽(yan)(yan)的初始濃(nong)(nong)度為50毫升 mg·L - 1.亞(ya)(ya)硝酸(suan)鹽(yan)(yan)濃(nong)(nong)度為5 mg·L -1的時間(jian)為不同的時間(jian)段，即硝酸(suan)鹽(yan)(yan)和亞(ya)(ya)硝酸(suan)鹽(yan)(yan)在各種水產養(yang)殖(zhi)和工(gong)業廢水中(zhong)的濃(nong)(nong)度水平]通過(guo)(guo)濾紙過(guo)(guo)濾懸浮(fu)液(ye)，分析殘余陰(yin)離子(zi)濃(nong)(nong)度。

　　活性炭表征

　　根據所有元素的(de)百分比含(han)量與氧殘留量之(zhi)間的(de)差異，的(de)方法(fa)是從元素分析中報(bao)告(gao)氧含(han)量值。

　　活性炭表征

　　從元素分(fen)析中(zhong)報告氧(yang)(yang)含量值的(de)(de)(de)常用方法是基(ji)于(yu)所(suo)有元素的(de)(de)(de)百分(fen)比(bi)含量與(yu)氧(yang)(yang)殘留量之(zhi)間的(de)(de)(de)差(cha)異。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)含量顯著(zhu)增加(jia)(jia)（從0開始.92至5.7%)。                                                                                                       　　圖(tu)中(zhong)研究(jiu)了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)DFT孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)分(fen)布(bu)。給出了(le)表(biao)(biao)面積(ji)(ji)(ji)和(he)(he)孔(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)結果。顯示了(le)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)性(xing)(xing)質。 　　活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)和(he)(he)表(biao)(biao)面積(ji)(ji)(ji)增加(jia)(jia)，孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)分(fen)布(bu)沒(mei)有明(ming)顯變(bian)化(hua)(hua)(hua)。與(yu)未氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳樣(yang)品(pin)相(xiang)比(bi)，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面積(ji)(ji)(ji)和(he)(he)孔(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)分(fen)別增加(jia)(jia)了(le)約43%和(he)(he)35%。氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)和(he)(he)未氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣(yang)品(pin)*大1nm 的(de)(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)和(he)(he)2-4nm的(de)(de)(de)中(zhong)孔(kong)(kong)(kong)。數據還顯示，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)后(hou)毛(mao)孔(kong)(kong)(kong)變(bian)寬。微區增強，介孔(kong)(kong)(kong)范圍(2-4nm)稍(shao)微降低。這可能是因為從容納一(yi)個(ge)吸(xi)附層的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)寬到(dao)兩(liang)個(ge)，兩(liang)個(ge)層分(fen)別轉換為三個(ge)。                                                                                                                                                                         吸(xi)附材料的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面積(ji)(ji)(ji)和(he)(he)孔(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)。1:未氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣(yang)品(pin).二、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣(yang)品(pin).1:未氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣(yang)品(pin).二、氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣(yang)品(pin).?DFT：分(fen)布(bu)孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)；BET：微孔(kong)(kong)(kong)材料的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面積(ji)(ji)(ji)表(biao)(biao)征

　　兩(liang)種吸(xi)(xi)附(fu)劑的(de)(de)(de)分(fen)(fen)形維數(shu)(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計算。在(zai)(zai)650℃活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭樣(yang)品(pin)具有(you)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭D = 2.1.分(fen)(fen)數(shu)維數(shu)。這(zhe)(zhe)(zhe)表明(ming)表面(mian)非(fei)常粗糙或不規則(ze)。在(zai)(zai)用(yong)Na 2 CO 3表面(mian)改性(xing)時，分(fen)(fen)形維數(shu)減(jian)少(D = 2.2)。 　　這(zhe)(zhe)(zhe)表明(ming)改性(xing)碳的(de)(de)(de)結構隨著小晶(jing)(jing)粒和交(jiao)聯結構的(de)(de)(de)分(fen)(fen)解(jie)變得(de)更(geng)加有(you)序(xu)。對于(yu)這(zhe)(zhe)(zhe)類試劑，混(hun)合(he)(he)碳的(de)(de)(de)反應性(xing)大于(yu)微晶(jing)(jing)碳； 因此，交(jiao)聯碳主要(yao)被消耗掉。交(jiao)聯分(fen)(fen)解(jie)導(dao)致堵塞孔的(de)(de)(de)釋放(fang)，從而(er)減(jian)少增加的(de)(de)(de)表面(mian)積和孔體積。 　　硬度(du)(du)對活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭去除硝酸鹽(yan)的(de)(de)(de)影響 　　共(gong)存離(li)子(zi)(zi)是碳酸氫鈣，通常在(zai)(zai)地下(xia)水中發(fa)現，并產生暫時的(de)(de)(de)硬度(du)(du)。圖2證明(ming)了這(zhe)(zhe)(zhe)一點(dian)。在(zai)(zai)Ca(HCO 3)2在(zai)(zai)存在(zai)(zai)下(xia)，硝酸鹽(yan)的(de)(de)(de)去除率明(ming)顯降低。這(zhe)(zhe)(zhe)些物質(zhi)的(de)(de)(de)抑制(zhi)作用(yong)可(ke)以(yi)歸因于(yu)NO 3 -和HCO 3 -相同的(de)(de)(de)離(li)子(zi)(zi)結構。它們都是平的(de)(de)(de)，而(er)且都是平的(de)(de)(de)N-O和C-O鍵之間的(de)(de)(de)角度(du)(du)相同，等于(yu)120℃。可(ke)以(yi)合(he)(he)理地認為，HCO 3個 ˉ陰離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)競爭性(xing)吸(xi)(xi)附(fu)到相同的(de)(de)(de)活(huo)(huo)(huo)性(xing)位點(dian)RS的(de)(de)(de)表面(mian)上。  圖2：使用(yong)1：活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭硬度(du)(du)對去除硝酸鹽(yan)的(de)(de)(de)影響。 　　這(zhe)(zhe)(zhe)些結果表明(ming)，由KMnO 改性(xing)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭比這(zhe)(zhe)(zhe)些吸(xi)(xi)附(fu)劑中的(de)(de)(de)任何一種都好得(de)多或更(geng)好。這(zhe)(zhe)(zhe)可(ke)能與吸(xi)(xi)附(fu)機制(zhi)有(you)關，包括離(li)子(zi)(zi)交(jiao)換和絡(luo)合(he)(he)。

　　事(shi)實上，開發(fa)低成(cheng)本(ben)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑是(shi)減少(shao)各種化(hua)學(xue)工藝產生的(de)(de)(de)(de)大量(liang)廢物和(he)有毒廢水的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)目標之一(yi)。從這個(ge)意義(yi)上說，高錳酸(suan)(suan)鉀改(gai)性活(huo)(huo)性炭對水溶液中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)和(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)有很好(hao)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力(li)。在(zai)這個(ge)問(wen)題(ti)上，研(yan)究了影響單(dan)組分體系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)和(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)離(li)(li)子去除(chu)的(de)(de)(de)(de)因(yin)素(su)：溫(wen)度(du)，pH值(zhi)、吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑濃度(du)和(he)活(huo)(huo)性炭劑量(liang)。在(zai)二(er)元體系(xi)(NO 3和(he)HCO 3)硬(ying)度(du)對硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)去除(chu)的(de)(de)(de)(de)抑(yi)制作用(yong)是(shi)指(zhi)NO 3和(he)HCO 在(zai)同(tong)一(yi)結構離(li)(li)子和(he)系(xi)統中(zhong)(zhong)(zhong)(NO 3和(he)NO 2)由于競(jing)爭效應(ying)，硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)受到抑(yi)制，亞硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)受到協同(tong)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)促進。NOM當存(cun)在(zai)或不(bu)存(cun)在(zai)時，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力(li)相似，表明硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)對碳表面的(de)(de)(de)(de)親和(he)力(li)強于硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)(yan)和(he)NOM的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)。