活性炭去除污水中的亞(ya)硝酸(suan)鹽

　　活性炭(tan)去除(chu)廢(fei)水中(zhong)的(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)根和(he)(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)根陰離子，氮(dan)(N)是(shi)所有(you)(you)生物的(de)(de)(de)基本要素。氮(dan)以不同的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)態存(cun)在，如(ru)NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)。其(qi)中(zhong)，NO 3 -，NO 2 -和(he)(he)(he)NH 4  ( - 3)更受關注，因為(wei)它們易溶于水，對人(ren)體健康(kang)有(you)(you)毒。農業施肥(fei)等非點(dian)源(yuan)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)污染地下(xia)水和(he)(he)(he)地表水已成(cheng)為(wei)工業和(he)(he)(he)發(fa)展中(zhong)國家日益嚴(yan)重的(de)(de)(de)環(huan)境問(wen)題。硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)污染是(shi)由于硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)肥(fei)料的(de)(de)(de)廣泛使用(yong)和(he)(he)(he)人(ren)類和(he)(he)(he)動物廢(fei)物處理不善或未經處理而發(fa)生的(de)(de)(de)。硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)是(shi)許多工業過程的(de)(de)(de)副產品，包括(kuo)生產造紙(zhi)、硝(xiao)(xiao)(xiao)基有(you)(you)機化(hua)(hua)合物和(he)(he)(he)藥(yao)物化(hua)(hua)合物。亞硝(xiao)(xiao)(xiao)胺(an)致癌的(de)(de)(de)前兆是(shi)地下(xia)水硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)濃度的(de)(de)(de)增加(jia)。由于這(zhe)些原因，歐盟(meng)限(xian)制了飲用(yong)水中(zhong)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)和(he)(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)的(de)(de)(de)濃度。

　　亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽和(he)(he)(he)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽也是存在于(yu)更(geng)多放射(she)(she)性廢物中(zhong)的(de)非放射(she)(she)性廢物； 硝(xiao)(xiao)(xiao)酸在核(he)武器和(he)(he)(he)核(he)燃料的(de)生產過(guo)程中(zhong)被用來處理極其有毒的(de)放射(she)(she)性元(yuan)素，如鈾和(he)(he)(he)鍶。然而(er)，如果硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽濃度較高，可能(neng)會影響穩定水泥基體(ti)的(de)形成，使(shi)各種金(jin)屬加工廢料難(nan)以長期處理。因此，從健(jian)康和(he)(he)(he)環境的(de)角度來看(kan)，去除硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽和(he)(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽是非常重要的(de)。

　　傳(chuan)統的去除(chu)硝(xiao)酸鹽和(he)亞硝(xiao)酸鹽陰離子的方(fang)法包(bao)括反滲(shen)透、離子交換、組(zu)合膜生物(wu)反應(ying)器/粉末活(huo)性炭吸附、生物(wu)膜電(dian)極(ji)反應(ying)器(BER)和(he)BER /吸附過程。這些(xie)方(fang)法大多(duo)有一些(xie)缺點，如高資(zi)本、高運(yun)營成(cheng)本或污泥處(chu)置。

　　未氧化氧化活性炭DFT孔(kong)徑分布。

　　*近，從(cong)廢水中(zhong)去(qu)除硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)和亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)陰離子(zi)，檢查了(le)許多(duo)低(di)成本的(de)替代吸附(fu)劑。

　　目前的工作是提高活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)去除廢水中硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)酸鹽(yan)離子的能力。為(wei)實(shi)現這一目標(biao)，進行了以下研究：(a)制備和(he)(he)表征活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)，(b)在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣(yang)品中建(jian)立硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)酸根離子*大吸(xi)附(fu)條件，(c)在活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)評估硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)酸鹽(yan)離子的動力學(xue)和(he)(he)熱力學(xue)參數。

　　活性炭吸(xi)附研究(jiu)：樣品選擇：干燥活性炭的(de)固定(ding)非氧(yang)化和氧(yang)化（0.1g)和初始(shi)濃度Co = 25mgL -1的(de)原液的(de)25mL等分試樣振(zhen)蕩24小時(shi)(shi)(shi)。過濾(lv)各(ge)種混合物(wu)(wu)，確定(ding)溶(rong)(rong)液中的(de)殘留物(wu)(wu)、硝(xiao)酸鹽(yan)和亞硝(xiao)酸鹽(yan)含量(liang)，以了(le)解平衡(heng)時(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)影響。通過稀(xi)釋NaOH或HCl溶(rong)(rong)液pH從2調(diao)(diao)整到11。在確定(ding)平衡(heng)時(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)批量(liang)實驗中，我們使用(yong)20mL的(de)pH調(diao)(diao)節溶(rong)(rong)液和30mg吸(xi)附劑。pH該(gai)值提供了(le)*大的(de)陰離子(zi)去除(chu)率。取(qu)50毫(hao)克(ke)L的(de)硝(xiao)酸鹽(yan)水溶(rong)(rong)液20ml的(de)進行(xing)(xing)-1 NO 3 ˉ不同量(liang)的(de)和碳(tan)劑量(liang)為200毫(hao)克(ke)Ca(HCO存在3)20-400毫(hao)克(ke)L-1。25振(zhen)蕩時(shi)(shi)(shi)間(jian)的(de)作用(yong)℃，45℃和55℃24小時(shi)(shi)(shi)進行(xing)(xing)。使用(yong)離子(zi)色譜柱：6.1006.超濾(lv)液：2000陰離子(zi)柱.5 mmolL-一(yi)對苯(ben)二(er)甲酸，7%乙腈，pH = 4.電導檢測(ce)器測(ce)定(ding)陰離子(zi)濃度。

　　動力學研究

　　動力學試驗研究(jiu)了活性炭對陰離子吸附效率(lv)的(de)(de)(de)影響(xiang)(NO2-和NO3-氧(yang)化(hua)活性炭樣品的(de)(de)(de)吸附效果，50毫克活性炭和20毫升硝酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)(de)初始濃(nong)度(du)為(wei)50毫升 mg·L - 1.亞硝酸(suan)(suan)鹽(yan)濃(nong)度(du)為(wei)5 mg·L -1的(de)(de)(de)時間為(wei)不同(tong)的(de)(de)(de)時間段，即(ji)硝酸(suan)(suan)鹽(yan)和亞硝酸(suan)(suan)鹽(yan)在(zai)各種水產(chan)養殖和工業廢水中的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)水平]通過(guo)濾紙過(guo)濾懸浮液，分析殘余陰離子濃(nong)度(du)。

　　活性炭表征

　　根據所有元素(su)的百分(fen)比含量(liang)與(yu)氧(yang)殘留(liu)量(liang)之間的差異，的方法是從元素(su)分(fen)析中報(bao)告氧(yang)含量(liang)值(zhi)。

　　活性炭表征

　　從元素分(fen)析中(zhong)(zhong)報告氧(yang)(yang)(yang)含量值的(de)(de)(de)常用(yong)方(fang)法是基于所有(you)(you)元素的(de)(de)(de)百分(fen)比含量與氧(yang)(yang)(yang)殘留量之(zhi)間的(de)(de)(de)差異。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)含量顯(xian)著增(zeng)加(jia)(jia)（從0開(kai)始(shi).92至5.7%)。                                                                                                       　　圖中(zhong)(zhong)研(yan)究(jiu)了活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭DFT孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑分(fen)布。給出(chu)了表面積(ji)(ji)(ji)和孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)結果。顯(xian)示(shi)了活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)(kong)(kong)(kong)性(xing)(xing)(xing)質(zhi)。 　　活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)和表面積(ji)(ji)(ji)增(zeng)加(jia)(jia)，孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑分(fen)布沒(mei)有(you)(you)明顯(xian)變化(hua)(hua)(hua)。與未(wei)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳樣(yang)品相比，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳的(de)(de)(de)表面積(ji)(ji)(ji)和孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)分(fen)別(bie)增(zeng)加(jia)(jia)了約43%和35%。氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)和未(wei)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭樣(yang)品*大1nm 的(de)(de)(de)微(wei)孔(kong)(kong)(kong)(kong)和2-4nm的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)。數據還(huan)顯(xian)示(shi)，氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)后毛孔(kong)(kong)(kong)(kong)變寬。微(wei)區增(zeng)強，介孔(kong)(kong)(kong)(kong)范圍(wei)(2-4nm)稍(shao)微(wei)降低。這可能是因為從容納(na)一(yi)個吸附層的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)寬到兩個，兩個層分(fen)別(bie)轉換為三個。                                                                                                                                                                         吸附材料的(de)(de)(de)表面積(ji)(ji)(ji)和孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)(ji)(ji)。1:未(wei)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭樣(yang)品.二、氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭樣(yang)品.1:未(wei)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭樣(yang)品.二、氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭樣(yang)品.?DFT：分(fen)布孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑；BET：微(wei)孔(kong)(kong)(kong)(kong)材料的(de)(de)(de)表面積(ji)(ji)(ji)表征

　　兩種(zhong)(zhong)吸附(fu)劑的(de)(de)(de)分(fen)(fen)形(xing)維數(shu)(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模(mo)型計算。在(zai)650℃活(huo)性(xing)(xing)炭樣(yang)品具有(you)活(huo)性(xing)(xing)炭D = 2.1.分(fen)(fen)數(shu)維數(shu)。這(zhe)(zhe)(zhe)表(biao)明(ming)表(biao)面非(fei)常粗糙或不規則(ze)。在(zai)用(yong)Na 2 CO 3表(biao)面改性(xing)(xing)時，分(fen)(fen)形(xing)維數(shu)減(jian)少(D = 2.2)。 　　這(zhe)(zhe)(zhe)表(biao)明(ming)改性(xing)(xing)碳(tan)的(de)(de)(de)結構隨著小(xiao)晶粒和交(jiao)(jiao)聯(lian)結構的(de)(de)(de)分(fen)(fen)解變得更(geng)(geng)加有(you)序。對于(yu)這(zhe)(zhe)(zhe)類試(shi)劑，混合碳(tan)的(de)(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)大于(yu)微晶碳(tan)； 因此，交(jiao)(jiao)聯(lian)碳(tan)主要被消耗掉。交(jiao)(jiao)聯(lian)分(fen)(fen)解導致堵塞孔(kong)的(de)(de)(de)釋放，從而減(jian)少增加的(de)(de)(de)表(biao)面積(ji)和孔(kong)體(ti)積(ji)。 　　硬度(du)對活(huo)性(xing)(xing)炭去(qu)除(chu)(chu)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽(yan)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang) 　　共存(cun)離子是碳(tan)酸氫鈣(gai)，通常在(zai)地下水(shui)中發現，并產生(sheng)暫時的(de)(de)(de)硬度(du)。圖2證明(ming)了這(zhe)(zhe)(zhe)一點。在(zai)Ca(HCO 3)2在(zai)存(cun)在(zai)下，硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽(yan)的(de)(de)(de)去(qu)除(chu)(chu)率明(ming)顯降(jiang)低。這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)物(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)抑制(zhi)作用(yong)可以歸因于(yu)NO 3 -和HCO 3 -相(xiang)同的(de)(de)(de)離子結構。它們都(dou)是平的(de)(de)(de)，而且都(dou)是平的(de)(de)(de)N-O和C-O鍵之(zhi)間的(de)(de)(de)角(jiao)度(du)相(xiang)同，等于(yu)120℃。可以合理地認為，HCO 3個 ˉ陰離子的(de)(de)(de)競爭性(xing)(xing)吸附(fu)到相(xiang)同的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)位點RS的(de)(de)(de)表(biao)面上(shang)。  圖2：使用(yong)1：活(huo)性(xing)(xing)炭硬度(du)對去(qu)除(chu)(chu)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸鹽(yan)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)。 　　這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)結果表(biao)明(ming)，由KMnO 改性(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)炭比這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)吸附(fu)劑中的(de)(de)(de)任何一種(zhong)(zhong)都(dou)好得多或更(geng)(geng)好。這(zhe)(zhe)(zhe)可能與吸附(fu)機(ji)制(zhi)有(you)關(guan)，包(bao)括離子交(jiao)(jiao)換(huan)和絡合。

　　事實(shi)上(shang)，開發低(di)成本(ben)吸附(fu)(fu)劑是(shi)(shi)減少各種化學(xue)工藝(yi)產生的(de)(de)大量廢物(wu)和有(you)(you)毒(du)廢水(shui)(shui)的(de)(de)主(zhu)要目標之一。從這(zhe)(zhe)個意義上(shang)說，高(gao)錳酸(suan)(suan)(suan)鉀改性(xing)活性(xing)炭對水(shui)(shui)溶液中的(de)(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)和亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)有(you)(you)很好的(de)(de)吸附(fu)(fu)能力(li)。在(zai)這(zhe)(zhe)個問題上(shang)，研(yan)究了影響單組分體(ti)系中硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)和亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)離子去(qu)(qu)除的(de)(de)因素(su)：溫度(du)，pH值、吸附(fu)(fu)劑濃度(du)和活性(xing)炭劑量。在(zai)二元體(ti)系(NO 3和HCO 3)硬度(du)對硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)去(qu)(qu)除的(de)(de)抑制(zhi)(zhi)作用是(shi)(shi)指NO 3和HCO 在(zai)同一結構(gou)離子和系統中(NO 3和NO 2)由于(yu)競爭效應(ying)，硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)吸附(fu)(fu)受到抑制(zhi)(zhi)，亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)吸附(fu)(fu)受到協同吸附(fu)(fu)的(de)(de)促進。NOM當存(cun)在(zai)或(huo)不存(cun)在(zai)時，吸附(fu)(fu)能力(li)相似(si)，表明硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)對碳表面的(de)(de)親和力(li)強于(yu)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)和NOM的(de)(de)吸附(fu)(fu)。