活性炭去除污水中的亞硝酸鹽

　　活性炭去除廢水(shui)中(zhong)的(de)硝(xiao)(xiao)酸根(gen)和(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)酸根(gen)陰離子，氮(dan)(N)是所有生物(wu)的(de)基(ji)本要素(su)。氮(dan)以不同(tong)的(de)氧化(hua)態存在(zai)，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)(he)NH 4  ( - 3)。其中(zhong)，NO 3 -，NO 2 -和(he)(he)NH 4  ( - 3)更受關注，因為(wei)它們易溶于水(shui)，對人(ren)(ren)體健康(kang)有毒。農業(ye)(ye)施肥(fei)等非(fei)點(dian)源(yuan)硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)污染(ran)地(di)下(xia)(xia)水(shui)和(he)(he)地(di)表水(shui)已(yi)成為(wei)工業(ye)(ye)和(he)(he)發展(zhan)中(zhong)國家日益嚴重的(de)環境問題(ti)。硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)污染(ran)是由(you)于硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)肥(fei)料(liao)的(de)廣泛使用和(he)(he)人(ren)(ren)類和(he)(he)動物(wu)廢物(wu)處(chu)理不善或(huo)未經(jing)處(chu)理而發生的(de)。硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)是許多工業(ye)(ye)過(guo)程的(de)副產品，包括生產造紙(zhi)、硝(xiao)(xiao)基(ji)有機(ji)化(hua)合(he)物(wu)和(he)(he)藥(yao)物(wu)化(hua)合(he)物(wu)。亞硝(xiao)(xiao)胺致癌的(de)前(qian)兆是地(di)下(xia)(xia)水(shui)硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)濃(nong)度的(de)增加。由(you)于這(zhe)些原因，歐盟限(xian)制了飲(yin)用水(shui)中(zhong)硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)(yan)(yan)(yan)(yan)的(de)濃(nong)度。

　　亞硝(xiao)酸鹽和(he)硝(xiao)酸鹽也是存在(zai)于更(geng)多放(fang)射(she)性廢物中的(de)(de)(de)非放(fang)射(she)性廢物； 硝(xiao)酸在(zai)核(he)武器和(he)核(he)燃料的(de)(de)(de)生(sheng)產過程中被用來(lai)處(chu)(chu)理極其(qi)有毒的(de)(de)(de)放(fang)射(she)性元素，如(ru)鈾(you)和(he)鍶。然(ran)而，如(ru)果(guo)硝(xiao)酸鹽濃度較高，可能會影響穩定水泥基(ji)體的(de)(de)(de)形成，使各種金屬加工廢料難以長(chang)期處(chu)(chu)理。因此，從健康和(he)環(huan)境的(de)(de)(de)角(jiao)度來(lai)看，去除(chu)硝(xiao)酸鹽和(he)亞硝(xiao)酸鹽是非常重要的(de)(de)(de)。

　　傳統的去除硝(xiao)酸鹽和(he)亞硝(xiao)酸鹽陰離(li)(li)子(zi)的方法(fa)包括反(fan)滲透、離(li)(li)子(zi)交換、組合膜生物(wu)反(fan)應(ying)器/粉末活性(xing)炭(tan)吸附、生物(wu)膜電極(ji)反(fan)應(ying)器(BER)和(he)BER /吸附過程(cheng)。這些方法(fa)大多有一些缺點，如高資本、高運營成本或污泥處置(zhi)。

　　未氧化氧化活性炭DFT孔徑分(fen)布(bu)。

　　*近，從廢水中去除(chu)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽和亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽的(de)陰離子，檢查了許(xu)多低成本(ben)的(de)替(ti)代吸附(fu)劑。

　　目前(qian)的工作是提高活性(xing)炭去除廢水中硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)酸鹽(yan)離子(zi)(zi)的能力。為實現這一目標，進行了以下研究(jiu)：(a)制備和(he)(he)表征(zheng)活性(xing)炭，(b)在活性(xing)炭樣品中建(jian)立硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)酸根離子(zi)(zi)*大吸附條件，(c)在活性(xing)炭上評估硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)酸鹽(yan)離子(zi)(zi)的動力學和(he)(he)熱力學參數。

　　活性炭吸附(fu)研究(jiu)：樣品選擇：干燥活性炭(tan)的(de)固定(ding)非氧化(hua)和氧化(hua)（0.1g)和初始濃度Co = 25mgL -1的(de)原液(ye)的(de)25mL等分試樣振蕩(dang)24小時。過濾各(ge)種(zhong)混合物(wu)，確(que)定(ding)溶(rong)液(ye)中的(de)殘留(liu)物(wu)、硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽和亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽含量(liang)，以了解(jie)平(ping)衡時間的(de)影(ying)響。通過稀釋(shi)NaOH或HCl溶(rong)液(ye)pH從2調整(zheng)到(dao)11。在(zai)確(que)定(ding)平(ping)衡時間的(de)批量(liang)實驗中，我們(men)使用20mL的(de)pH調節溶(rong)液(ye)和30mg吸附(fu)劑(ji)。pH該值提供了*大(da)的(de)陰離(li)(li)(li)子(zi)去除率。取(qu)50毫克L的(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽水溶(rong)液(ye)20ml的(de)進(jin)行(xing)-1 NO 3 ˉ不同量(liang)的(de)和碳劑(ji)量(liang)為200毫克Ca(HCO存在(zai)3)20-400毫克L-1。25振蕩(dang)時間的(de)作(zuo)用℃，45℃和55℃24小時進(jin)行(xing)。使用離(li)(li)(li)子(zi)色譜柱(zhu)：6.1006.超濾液(ye)：2000陰離(li)(li)(li)子(zi)柱(zhu).5 mmolL-一對苯二甲酸(suan)(suan)，7%乙腈，pH = 4.電導檢測器測定(ding)陰離(li)(li)(li)子(zi)濃度。

　　動力學研究

　　動力學試驗(yan)研究了活(huo)性(xing)炭(tan)對陰(yin)離子(zi)吸附效率(lv)的影響(NO2-和(he)NO3-氧化(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)樣(yang)品的吸附效果(guo)，50毫(hao)克活(huo)性(xing)炭(tan)和(he)20毫(hao)升硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)的初(chu)始(shi)濃度為(wei)50毫(hao)升 mg·L - 1.亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)濃度為(wei)5 mg·L -1的時間為(wei)不同的時間段，即硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)在各種(zhong)水(shui)產養殖和(he)工業廢(fei)水(shui)中的濃度水(shui)平]通過(guo)濾(lv)紙過(guo)濾(lv)懸浮液，分(fen)析殘余陰(yin)離子(zi)濃度。

　　活性炭表征

　　根據(ju)所(suo)有元素的(de)百分比含量與氧(yang)殘留量之(zhi)間的(de)差異，的(de)方法是從(cong)元素分析中(zhong)報(bao)告(gao)氧(yang)含量值。

　　活性炭表征

　　從(cong)元(yuan)素(su)分(fen)析中報告氧(yang)(yang)(yang)(yang)含量值的(de)(de)常用方法是基于所有元(yuan)素(su)的(de)(de)百(bai)分(fen)比含量與(yu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)殘留量之(zhi)間的(de)(de)差異。活(huo)(huo)性炭(tan)的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)含量顯(xian)著(zhu)增加（從(cong)0開始(shi).92至(zhi)5.7%)。                                                                                                       　　圖中研究了(le)(le)活(huo)(huo)性炭(tan)DFT孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑(jing)分(fen)布。給(gei)出了(le)(le)表面積(ji)和(he)(he)(he)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)的(de)(de)結果。顯(xian)示了(le)(le)活(huo)(huo)性炭(tan)的(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)(kong)性質(zhi)。 　　活(huo)(huo)性炭(tan)的(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)和(he)(he)(he)表面積(ji)增加，孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑(jing)分(fen)布沒(mei)有明顯(xian)變化(hua)(hua)(hua)(hua)。與(yu)未氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳樣(yang)(yang)品(pin)(pin)相(xiang)比，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)碳的(de)(de)表面積(ji)和(he)(he)(he)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)分(fen)別(bie)增加了(le)(le)約43%和(he)(he)(he)35%。氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)和(he)(he)(he)未氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性炭(tan)樣(yang)(yang)品(pin)(pin)*大1nm 的(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)(kong)和(he)(he)(he)2-4nm的(de)(de)中孔(kong)(kong)(kong)(kong)。數(shu)據(ju)還顯(xian)示，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)后毛孔(kong)(kong)(kong)(kong)變寬。微區增強(qiang)，介孔(kong)(kong)(kong)(kong)范圍(2-4nm)稍微降低。這可能是因為從(cong)容納一(yi)個吸附層(ceng)的(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)寬到兩個，兩個層(ceng)分(fen)別(bie)轉(zhuan)換為三個。                                                                                                                                                                         吸附材料(liao)的(de)(de)表面積(ji)和(he)(he)(he)孔(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)。1:未氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性炭(tan)樣(yang)(yang)品(pin)(pin).二(er)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性炭(tan)樣(yang)(yang)品(pin)(pin).1:未氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性炭(tan)樣(yang)(yang)品(pin)(pin).二(er)、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)(huo)性炭(tan)樣(yang)(yang)品(pin)(pin).?DFT：分(fen)布孔(kong)(kong)(kong)(kong)徑(jing)；BET：微孔(kong)(kong)(kong)(kong)材料(liao)的(de)(de)表面積(ji)表征

　　兩種吸(xi)(xi)附劑的(de)(de)分(fen)形維數(shu)(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計算(suan)。在650℃活性(xing)(xing)炭(tan)樣品(pin)具有活性(xing)(xing)炭(tan)D = 2.1.分(fen)數(shu)維數(shu)。這(zhe)(zhe)(zhe)表(biao)(biao)(biao)明表(biao)(biao)(biao)面(mian)非常(chang)粗(cu)糙(cao)或(huo)不規則。在用Na 2 CO 3表(biao)(biao)(biao)面(mian)改(gai)性(xing)(xing)時，分(fen)形維數(shu)減少(shao)(D = 2.2)。 　　這(zhe)(zhe)(zhe)表(biao)(biao)(biao)明改(gai)性(xing)(xing)碳(tan)(tan)的(de)(de)結(jie)(jie)構隨著小晶(jing)粒和(he)交(jiao)聯結(jie)(jie)構的(de)(de)分(fen)解(jie)變得(de)更加有序(xu)。對(dui)(dui)于這(zhe)(zhe)(zhe)類(lei)試劑，混合(he)(he)碳(tan)(tan)的(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)大于微晶(jing)碳(tan)(tan)； 因(yin)此，交(jiao)聯碳(tan)(tan)主要被消耗掉。交(jiao)聯分(fen)解(jie)導致堵塞(sai)孔的(de)(de)釋放，從(cong)而減少(shao)增加的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)積和(he)孔體積。 　　硬(ying)度(du)對(dui)(dui)活性(xing)(xing)炭(tan)去(qu)(qu)除(chu)硝酸(suan)(suan)(suan)鹽的(de)(de)影響 　　共存(cun)離(li)(li)子是(shi)碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)(suan)氫鈣，通常(chang)在地(di)下水中發現，并產生暫(zan)時的(de)(de)硬(ying)度(du)。圖(tu)2證明了這(zhe)(zhe)(zhe)一(yi)點(dian)。在Ca(HCO 3)2在存(cun)在下，硝酸(suan)(suan)(suan)鹽的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)率(lv)明顯降低(di)。這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)(xie)物(wu)質的(de)(de)抑制作用可以歸因(yin)于NO 3 -和(he)HCO 3 -相(xiang)同的(de)(de)離(li)(li)子結(jie)(jie)構。它們都(dou)是(shi)平的(de)(de)，而且都(dou)是(shi)平的(de)(de)N-O和(he)C-O鍵之間(jian)的(de)(de)角度(du)相(xiang)同，等于120℃。可以合(he)(he)理地(di)認(ren)為(wei)，HCO 3個 ˉ陰離(li)(li)子的(de)(de)競爭性(xing)(xing)吸(xi)(xi)附到相(xiang)同的(de)(de)活性(xing)(xing)位(wei)點(dian)RS的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)上(shang)。  圖(tu)2：使用1：活性(xing)(xing)炭(tan)硬(ying)度(du)對(dui)(dui)去(qu)(qu)除(chu)硝酸(suan)(suan)(suan)鹽的(de)(de)影響。 　　這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)(xie)結(jie)(jie)果表(biao)(biao)(biao)明，由KMnO 改(gai)性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭(tan)比這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)(xie)吸(xi)(xi)附劑中的(de)(de)任何(he)一(yi)種都(dou)好得(de)多或(huo)更好。這(zhe)(zhe)(zhe)可能與吸(xi)(xi)附機制有關，包括離(li)(li)子交(jiao)換和(he)絡(luo)合(he)(he)。

　　事實上(shang)，開發低(di)成(cheng)本吸附劑是(shi)減少各種化學工藝(yi)產生的大量廢物和(he)(he)有(you)毒(du)廢水的主要目標之一。從這個意義上(shang)說，高錳酸(suan)鉀改性活性炭對水溶液(ye)中(zhong)的硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)有(you)很好的吸附能(neng)力。在這個問題上(shang)，研究了影響單組(zu)分體(ti)系(xi)中(zhong)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)離子去除(chu)的因素：溫度(du)，pH值、吸附劑濃度(du)和(he)(he)活性炭劑量。在二元體(ti)系(xi)(NO 3和(he)(he)HCO 3)硬度(du)對硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)去除(chu)的抑(yi)(yi)制(zhi)(zhi)作用是(shi)指NO 3和(he)(he)HCO 在同(tong)一結構離子和(he)(he)系(xi)統中(zhong)(NO 3和(he)(he)NO 2)由于競爭效應，硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)吸附受到抑(yi)(yi)制(zhi)(zhi)，亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)吸附受到協同(tong)吸附的促進。NOM當存(cun)在或不存(cun)在時，吸附能(neng)力相似，表(biao)明硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)對碳表(biao)面的親和(he)(he)力強于硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)(yan)(yan)和(he)(he)NOM的吸附。