活性(xing)炭去除污水中的亞硝(xiao)酸鹽(yan)

　　活性炭去除廢水(shui)中(zhong)的(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)根和亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)根陰離子，氮(N)是所(suo)有生(sheng)物的(de)基(ji)本(ben)要(yao)素。氮以不(bu)同的(de)氧化(hua)態(tai)存在，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和NH 4  ( - 3)。其中(zhong)，NO 3 -，NO 2 -和NH 4  ( - 3)更受關注(zhu)，因為它們易溶于水(shui)，對(dui)人(ren)體健康(kang)有毒(du)。農業(ye)施(shi)肥(fei)(fei)等非點(dian)源硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)污(wu)(wu)染(ran)地(di)下水(shui)和地(di)表水(shui)已成為工業(ye)和發展(zhan)中(zhong)國家日益嚴重(zhong)的(de)環(huan)境(jing)問題。硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)污(wu)(wu)染(ran)是由于硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)肥(fei)(fei)料(liao)的(de)廣泛使用和人(ren)類和動物廢物處理(li)不(bu)善(shan)或未經處理(li)而發生(sheng)的(de)。硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)是許(xu)多工業(ye)過(guo)程的(de)副(fu)產品，包括生(sheng)產造(zao)紙、硝(xiao)(xiao)(xiao)基(ji)有機化(hua)合(he)物和藥物化(hua)合(he)物。亞硝(xiao)(xiao)(xiao)胺致癌的(de)前(qian)兆是地(di)下水(shui)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)濃度的(de)增加。由于這些原因，歐盟限制了飲用水(shui)中(zhong)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)和亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)濃度。

　　亞(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)也是(shi)存在(zai)于更多放(fang)(fang)射性廢物中的(de)(de)非放(fang)(fang)射性廢物； 硝(xiao)酸(suan)(suan)在(zai)核武器和(he)核燃料(liao)的(de)(de)生產過程中被用來處理極其(qi)有毒的(de)(de)放(fang)(fang)射性元素，如(ru)鈾(you)和(he)鍶(si)。然而，如(ru)果(guo)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)濃度(du)較高，可能(neng)會影響穩定水泥基(ji)體的(de)(de)形成，使各(ge)種金屬(shu)加(jia)工(gong)廢料(liao)難以長(chang)期處理。因此，從(cong)健康和(he)環境的(de)(de)角度(du)來看，去除硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)是(shi)非常重要的(de)(de)。

　　傳統(tong)的(de)去除硝酸(suan)鹽和亞硝酸(suan)鹽陰(yin)離子(zi)的(de)方法包括反滲透、離子(zi)交換(huan)、組(zu)合膜生物(wu)反應器/粉末活性(xing)炭吸附(fu)、生物(wu)膜電(dian)極(ji)反應器(BER)和BER /吸附(fu)過程。這(zhe)些(xie)方法大多有(you)一些(xie)缺點，如高資(zi)本(ben)、高運營(ying)成本(ben)或污泥(ni)處置(zhi)。

　　未(wei)氧化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)活性炭DFT孔徑分布。

　　*近，從廢水中去除硝酸鹽和亞硝酸鹽的(de)(de)陰離子，檢(jian)查了許多低成本的(de)(de)替代吸附劑。

　　目前(qian)的工作是(shi)提高活(huo)性(xing)炭(tan)去除廢水中硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)離子的能力(li)(li)(li)。為(wei)實現這一目標，進行了以下研究：(a)制備和表征(zheng)活(huo)性(xing)炭(tan)，(b)在活(huo)性(xing)炭(tan)樣品(pin)中建立(li)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和亞硝(xiao)酸(suan)根離子*大吸附條件(jian)，(c)在活(huo)性(xing)炭(tan)上評估(gu)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和亞硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)離子的動力(li)(li)(li)學和熱力(li)(li)(li)學參數。

　　活性炭吸附研究：樣品選擇(ze)：干(gan)燥活性炭的(de)(de)(de)(de)固定非(fei)氧化(hua)和氧化(hua)（0.1g)和初始濃度Co = 25mgL -1的(de)(de)(de)(de)原(yuan)液(ye)(ye)的(de)(de)(de)(de)25mL等分(fen)試樣振蕩(dang)24小時(shi)。過濾各種混合物，確定溶(rong)液(ye)(ye)中的(de)(de)(de)(de)殘留物、硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽和亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽含量，以了解(jie)平衡時(shi)間的(de)(de)(de)(de)影(ying)響。通過稀釋NaOH或(huo)HCl溶(rong)液(ye)(ye)pH從2調(diao)整到(dao)11。在確定平衡時(shi)間的(de)(de)(de)(de)批量實驗中，我們使用20mL的(de)(de)(de)(de)pH調(diao)節溶(rong)液(ye)(ye)和30mg吸附劑(ji)。pH該值提供了*大的(de)(de)(de)(de)陰(yin)離子(zi)(zi)(zi)去除率。取50毫克(ke)L的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽水溶(rong)液(ye)(ye)20ml的(de)(de)(de)(de)進行-1 NO 3 ˉ不同量的(de)(de)(de)(de)和碳劑(ji)量為200毫克(ke)Ca(HCO存在3)20-400毫克(ke)L-1。25振蕩(dang)時(shi)間的(de)(de)(de)(de)作用℃，45℃和55℃24小時(shi)進行。使用離子(zi)(zi)(zi)色譜柱(zhu)：6.1006.超濾液(ye)(ye)：2000陰(yin)離子(zi)(zi)(zi)柱(zhu).5 mmolL-一對苯二甲酸(suan)，7%乙腈(jing)，pH = 4.電導檢測(ce)器測(ce)定陰(yin)離子(zi)(zi)(zi)濃度。

　　動力學研究

　　動力學(xue)試驗研究(jiu)了(le)活性(xing)炭對陰離子(zi)吸附效率的(de)(de)影響(NO2-和NO3-氧化活性(xing)炭樣品的(de)(de)吸附效果，50毫(hao)克(ke)活性(xing)炭和20毫(hao)升(sheng)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)初(chu)始濃(nong)(nong)度為(wei)50毫(hao)升(sheng) mg·L - 1.亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)濃(nong)(nong)度為(wei)5 mg·L -1的(de)(de)時間(jian)為(wei)不同的(de)(de)時間(jian)段，即(ji)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)和亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)在各種水產養殖(zhi)和工業廢水中的(de)(de)濃(nong)(nong)度水平]通(tong)過(guo)濾(lv)紙過(guo)濾(lv)懸(xuan)浮液，分析殘余陰離子(zi)濃(nong)(nong)度。

　　活性炭表征

　　根(gen)據(ju)所有(you)元(yuan)素的(de)百分比含(han)量與氧殘留量之間的(de)差異，的(de)方法是(shi)從元(yuan)素分析(xi)中報告氧含(han)量值(zhi)。

　　活性炭表征

　　從元素分(fen)析中報告氧(yang)(yang)含(han)(han)量(liang)值的(de)(de)(de)(de)常(chang)用方法是基于(yu)所有元素的(de)(de)(de)(de)百(bai)分(fen)比含(han)(han)量(liang)與氧(yang)(yang)殘留量(liang)之間的(de)(de)(de)(de)差異。活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)含(han)(han)量(liang)顯著增(zeng)加(jia)(jia)（從0開始.92至5.7%)。                                                                                                       　　圖中研究了活性(xing)炭(tan)DFT孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)分(fen)布(bu)。給出了表面(mian)積(ji)(ji)和孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)結果。顯示(shi)了活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)(kong)性(xing)質。 　　活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)和表面(mian)積(ji)(ji)增(zeng)加(jia)(jia)，孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)分(fen)布(bu)沒(mei)有明顯變化。與未(wei)氧(yang)(yang)化碳(tan)樣(yang)(yang)品(pin)相比，氧(yang)(yang)化碳(tan)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積(ji)(ji)和孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)分(fen)別(bie)增(zeng)加(jia)(jia)了約43%和35%。氧(yang)(yang)化和未(wei)氧(yang)(yang)化活性(xing)炭(tan)樣(yang)(yang)品(pin)*大(da)1nm 的(de)(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)(kong)和2-4nm的(de)(de)(de)(de)中孔(kong)(kong)。數據還顯示(shi)，氧(yang)(yang)化后(hou)毛(mao)孔(kong)(kong)變寬(kuan)。微(wei)區增(zeng)強，介孔(kong)(kong)范(fan)圍(2-4nm)稍微(wei)降低。這(zhe)可能(neng)是因為從容納一個(ge)吸附層(ceng)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)寬(kuan)到兩(liang)個(ge)，兩(liang)個(ge)層(ceng)分(fen)別(bie)轉換為三個(ge)。                                                                                                                                                                         吸附材料(liao)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積(ji)(ji)和孔(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)。1:未(wei)氧(yang)(yang)化活性(xing)炭(tan)樣(yang)(yang)品(pin).二、氧(yang)(yang)化活性(xing)炭(tan)樣(yang)(yang)品(pin).1:未(wei)氧(yang)(yang)化活性(xing)炭(tan)樣(yang)(yang)品(pin).二、氧(yang)(yang)化活性(xing)炭(tan)樣(yang)(yang)品(pin).?DFT：分(fen)布(bu)孔(kong)(kong)徑(jing)(jing)；BET：微(wei)孔(kong)(kong)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積(ji)(ji)表征

　　兩種吸(xi)附(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)(de)分形維數(shu)(D)由(you)Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型(xing)計算。在(zai)(zai)650℃活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品具有活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)D = 2.1.分數(shu)維數(shu)。這(zhe)表明(ming)表面(mian)(mian)非常(chang)粗糙或不規(gui)則。在(zai)(zai)用(yong)Na 2 CO 3表面(mian)(mian)改(gai)(gai)性(xing)(xing)時，分形維數(shu)減少(shao)(D = 2.2)。 　　這(zhe)表明(ming)改(gai)(gai)性(xing)(xing)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)結構(gou)隨著(zhu)小晶粒和(he)(he)(he)交(jiao)聯(lian)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)分解變(bian)得更加有序(xu)。對(dui)于(yu)這(zhe)類試(shi)劑，混(hun)合碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)大于(yu)微晶碳(tan)(tan)； 因(yin)此(ci)，交(jiao)聯(lian)碳(tan)(tan)主要被消耗掉。交(jiao)聯(lian)分解導致堵塞孔的(de)(de)(de)(de)釋放，從而(er)減少(shao)增加的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)積和(he)(he)(he)孔體積。 　　硬(ying)度(du)對(dui)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)去除硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang) 　　共(gong)存(cun)離子是(shi)(shi)碳(tan)(tan)酸(suan)氫(qing)鈣，通常(chang)在(zai)(zai)地下水中發(fa)現，并產生暫時的(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)。圖(tu)2證明(ming)了這(zhe)一(yi)點(dian)。在(zai)(zai)Ca(HCO 3)2在(zai)(zai)存(cun)在(zai)(zai)下，硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)去除率(lv)明(ming)顯降(jiang)低。這(zhe)些物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)作用(yong)可以(yi)歸因(yin)于(yu)NO 3 -和(he)(he)(he)HCO 3 -相同的(de)(de)(de)(de)離子結構(gou)。它們都是(shi)(shi)平(ping)的(de)(de)(de)(de)，而(er)且都是(shi)(shi)平(ping)的(de)(de)(de)(de)N-O和(he)(he)(he)C-O鍵之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)角度(du)相同，等于(yu)120℃。可以(yi)合理地認為(wei)，HCO 3個 ˉ陰(yin)離子的(de)(de)(de)(de)競爭性(xing)(xing)吸(xi)附(fu)(fu)到相同的(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)位點(dian)RS的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)上。  圖(tu)2：使用(yong)1：活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)硬(ying)度(du)對(dui)去除硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)。 　　這(zhe)些結果表明(ming)，由(you)KMnO 改(gai)(gai)性(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)比這(zhe)些吸(xi)附(fu)(fu)劑中的(de)(de)(de)(de)任何(he)一(yi)種都好(hao)得多(duo)或更好(hao)。這(zhe)可能與吸(xi)附(fu)(fu)機制(zhi)有關(guan)，包括(kuo)離子交(jiao)換和(he)(he)(he)絡合。

　　事(shi)實上(shang)，開(kai)發低成本(ben)吸附(fu)劑是減少各種化學(xue)工(gong)藝產生的(de)(de)大量廢(fei)(fei)物和(he)(he)(he)(he)有毒廢(fei)(fei)水(shui)的(de)(de)主要目標之一。從這(zhe)個意義上(shang)說，高錳酸(suan)(suan)鉀改性活(huo)性炭對水(shui)溶液(ye)中(zhong)的(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽和(he)(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽有很(hen)好的(de)(de)吸附(fu)能(neng)力。在(zai)這(zhe)個問(wen)題上(shang)，研(yan)究了(le)影響單組分體系中(zhong)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽和(he)(he)(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽離子去除的(de)(de)因素：溫度(du)，pH值(zhi)、吸附(fu)劑濃度(du)和(he)(he)(he)(he)活(huo)性炭劑量。在(zai)二(er)元體系(NO 3和(he)(he)(he)(he)HCO 3)硬(ying)度(du)對硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽去除的(de)(de)抑制(zhi)作用是指NO 3和(he)(he)(he)(he)HCO 在(zai)同一結構離子和(he)(he)(he)(he)系統(tong)中(zhong)(NO 3和(he)(he)(he)(he)NO 2)由(you)于競爭效(xiao)應，硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽吸附(fu)受到(dao)抑制(zhi)，亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽吸附(fu)受到(dao)協同吸附(fu)的(de)(de)促進(jin)。NOM當存(cun)在(zai)或不存(cun)在(zai)時，吸附(fu)能(neng)力相似，表明硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽對碳表面的(de)(de)親(qin)和(he)(he)(he)(he)力強于硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽和(he)(he)(he)(he)NOM的(de)(de)吸附(fu)。