活性炭去除(chu)污水中的亞硝酸鹽

　　活(huo)性(xing)炭去除廢(fei)水(shui)(shui)中的(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)根和亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)根陰離子，氮(N)是(shi)所有(you)生(sheng)物(wu)的(de)(de)基本要素(su)。氮以不同(tong)的(de)(de)氧化態存在，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和NH 4  ( - 3)。其中，NO 3 -，NO 2 -和NH 4  ( - 3)更受關注，因為(wei)它們易(yi)溶于水(shui)(shui)，對人(ren)體(ti)健(jian)康(kang)有(you)毒。農業(ye)施肥等(deng)非點源(yuan)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)污染地(di)下水(shui)(shui)和地(di)表水(shui)(shui)已成(cheng)為(wei)工業(ye)和發展(zhan)中國家日益嚴重(zhong)的(de)(de)環境問題。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)污染是(shi)由(you)于硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)肥料的(de)(de)廣泛使用和人(ren)類和動物(wu)廢(fei)物(wu)處理(li)(li)不善或未經處理(li)(li)而(er)發生(sheng)的(de)(de)。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)是(shi)許多工業(ye)過程的(de)(de)副產(chan)品(pin)，包括(kuo)生(sheng)產(chan)造紙、硝(xiao)(xiao)基有(you)機化合物(wu)和藥物(wu)化合物(wu)。亞(ya)硝(xiao)(xiao)胺致(zhi)癌的(de)(de)前兆(zhao)是(shi)地(di)下水(shui)(shui)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)濃(nong)度的(de)(de)增加。由(you)于這些(xie)原因，歐盟(meng)限制(zhi)了飲用水(shui)(shui)中硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)和亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)濃(nong)度。

　　亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)硝(xiao)酸鹽(yan)也是存在于更多放射性(xing)(xing)廢物中的非放射性(xing)(xing)廢物； 硝(xiao)酸在核武器和(he)核燃料的生產(chan)過程中被(bei)用來處(chu)理極其有毒的放射性(xing)(xing)元素，如(ru)鈾(you)和(he)鍶。然而，如(ru)果硝(xiao)酸鹽(yan)濃度較高(gao)，可能會影響(xiang)穩定水泥基體的形成，使(shi)各種金(jin)屬加工廢料難以(yi)長期(qi)處(chu)理。因此，從健康(kang)和(he)環(huan)境的角度來看，去除硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)是非常重(zhong)要的。

　　傳統的(de)去除(chu)硝(xiao)酸鹽(yan)和亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)陰離子的(de)方法包(bao)括反滲(shen)透、離子交換、組合膜(mo)(mo)生(sheng)物反應器(qi)/粉末活性(xing)炭(tan)吸附(fu)、生(sheng)物膜(mo)(mo)電極(ji)反應器(qi)(BER)和BER /吸附(fu)過程。這些(xie)方法大(da)多有(you)一些(xie)缺點，如高資本(ben)、高運營成本(ben)或污泥處置。

　　未氧化氧化活(huo)性炭DFT孔徑分(fen)布(bu)。

　　*近，從廢水中去除(chu)硝(xiao)酸鹽和亞(ya)硝(xiao)酸鹽的(de)陰離子(zi)，檢查了(le)許多低成本的(de)替(ti)代(dai)吸(xi)附劑。

　　目前的(de)工作是提高(gao)活(huo)(huo)性(xing)炭去除廢水中硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)和亞硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)離(li)(li)子的(de)能力(li)。為實現這(zhe)一目標，進行(xing)了(le)以(yi)下研究(jiu)：(a)制備(bei)和表征活(huo)(huo)性(xing)炭，(b)在活(huo)(huo)性(xing)炭樣品(pin)中建立硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)和亞硝(xiao)(xiao)酸根離(li)(li)子*大吸附條(tiao)件，(c)在活(huo)(huo)性(xing)炭上評估(gu)硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)和亞硝(xiao)(xiao)酸鹽(yan)離(li)(li)子的(de)動力(li)學(xue)(xue)和熱力(li)學(xue)(xue)參數。

　　活性炭吸附(fu)研究(jiu)：樣(yang)品選擇(ze)：干燥活性(xing)炭的(de)固定非(fei)氧化和氧化（0.1g)和初始濃(nong)度Co = 25mgL -1的(de)原液(ye)的(de)25mL等分試樣(yang)振(zhen)蕩(dang)24小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)。過(guo)濾各種(zhong)混合物，確定溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)殘留物、硝酸(suan)鹽和亞硝酸(suan)鹽含量(liang)，以了解平衡(heng)(heng)時(shi)(shi)間的(de)影響(xiang)。通過(guo)稀(xi)釋NaOH或HCl溶(rong)液(ye)pH從2調(diao)整(zheng)到(dao)11。在確定平衡(heng)(heng)時(shi)(shi)間的(de)批量(liang)實驗中(zhong)，我(wo)們使(shi)用(yong)20mL的(de)pH調(diao)節溶(rong)液(ye)和30mg吸附(fu)劑。pH該(gai)值提供了*大的(de)陰離(li)子(zi)去除(chu)率。取50毫克L的(de)硝酸(suan)鹽水溶(rong)液(ye)20ml的(de)進行-1 NO 3 ˉ不同量(liang)的(de)和碳劑量(liang)為200毫克Ca(HCO存在3)20-400毫克L-1。25振(zhen)蕩(dang)時(shi)(shi)間的(de)作用(yong)℃，45℃和55℃24小(xiao)(xiao)時(shi)(shi)進行。使(shi)用(yong)離(li)子(zi)色譜(pu)柱(zhu)：6.1006.超濾液(ye)：2000陰離(li)子(zi)柱(zhu).5 mmolL-一對苯二甲酸(suan)，7%乙腈，pH = 4.電(dian)導檢測器測定陰離(li)子(zi)濃(nong)度。

　　動力學研究

　　動(dong)力(li)學試驗研究了活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)對陰離(li)子吸(xi)附(fu)效率(lv)的影響(xiang)(NO2-和(he)NO3-氧化活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)的吸(xi)附(fu)效果(guo)，50毫(hao)克(ke)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)20毫(hao)升(sheng)硝(xiao)(xiao)酸鹽的初始(shi)濃(nong)度為(wei)50毫(hao)升(sheng) mg·L - 1.亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽濃(nong)度為(wei)5 mg·L -1的時間為(wei)不同的時間段，即(ji)硝(xiao)(xiao)酸鹽和(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸鹽在各種(zhong)水產養殖和(he)工(gong)業廢(fei)水中的濃(nong)度水平]通(tong)過(guo)濾(lv)(lv)紙過(guo)濾(lv)(lv)懸(xuan)浮(fu)液，分析(xi)殘余(yu)陰離(li)子濃(nong)度。

　　活性炭表征

　　根(gen)據所有元(yuan)素的(de)(de)百分比含(han)量與氧殘留量之間的(de)(de)差異，的(de)(de)方法是從元(yuan)素分析中報(bao)告(gao)氧含(han)量值。

　　活性炭表征

　　從(cong)元素(su)分析中報告氧(yang)(yang)(yang)(yang)含量值的(de)(de)(de)(de)常用方法(fa)是(shi)基于(yu)所有(you)元素(su)的(de)(de)(de)(de)百分比含量與(yu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)殘留量之間的(de)(de)(de)(de)差異。活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)含量顯(xian)著(zhu)增(zeng)加（從(cong)0開始.92至5.7%)。                                                                                                       　　圖中研究了(le)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)DFT孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)徑分布。給出(chu)了(le)表(biao)面(mian)積和孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)體積的(de)(de)(de)(de)結果。顯(xian)示了(le)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)性(xing)質。 　　活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)體積和表(biao)面(mian)積增(zeng)加，孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)徑分布沒有(you)明(ming)顯(xian)變(bian)化(hua)(hua)。與(yu)未(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳樣品(pin)相比，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積和孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)體積分別增(zeng)加了(le)約43%和35%。氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)和未(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin)*大1nm 的(de)(de)(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)和2-4nm的(de)(de)(de)(de)中孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)。數據還顯(xian)示，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)后(hou)毛(mao)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)變(bian)寬。微區增(zeng)強(qiang)，介孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)范圍(2-4nm)稍微降低。這可能是(shi)因(yin)為(wei)(wei)從(cong)容(rong)納(na)一個吸(xi)附層(ceng)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)寬到兩(liang)個，兩(liang)個層(ceng)分別轉換(huan)為(wei)(wei)三個。                                                                                                                                                                         吸(xi)附材料的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積和孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)體積。1:未(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin).二、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin).1:未(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin).二、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)樣品(pin).?DFT：分布孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)徑；BET：微孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)材料的(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積表(biao)征

　　兩(liang)種吸(xi)附劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)分形(xing)(xing)維(wei)(wei)數(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計(ji)算。在(zai)650℃活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭樣品具有活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭D = 2.1.分數維(wei)(wei)數。這(zhe)表(biao)(biao)明(ming)(ming)表(biao)(biao)面(mian)(mian)非常粗(cu)糙(cao)或不規(gui)則。在(zai)用Na 2 CO 3表(biao)(biao)面(mian)(mian)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)時，分形(xing)(xing)維(wei)(wei)數減(jian)少(D = 2.2)。 　　這(zhe)表(biao)(biao)明(ming)(ming)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)(gou)隨(sui)著小晶粒和(he)(he)交(jiao)聯結構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)分解變得更(geng)加(jia)有序。對于(yu)(yu)這(zhe)類試劑(ji)，混合(he)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)反應性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)大于(yu)(yu)微晶碳(tan)； 因此，交(jiao)聯碳(tan)主要被消耗掉。交(jiao)聯分解導致堵塞孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)釋放(fang)，從而減(jian)少增(zeng)加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)積(ji)和(he)(he)孔(kong)體積(ji)。 　　硬度對活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭去(qu)除(chu)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響 　　共存離(li)子(zi)(zi)是碳(tan)酸(suan)(suan)氫鈣(gai)，通(tong)常在(zai)地(di)下(xia)水中(zhong)發現(xian)，并產生暫時的(de)(de)(de)(de)(de)硬度。圖(tu)2證明(ming)(ming)了這(zhe)一點(dian)。在(zai)Ca(HCO 3)2在(zai)存在(zai)下(xia)，硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)率明(ming)(ming)顯降低(di)。這(zhe)些物質的(de)(de)(de)(de)(de)抑(yi)制(zhi)作(zuo)用可以歸因于(yu)(yu)NO 3 -和(he)(he)HCO 3 -相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)(zi)結構(gou)(gou)。它(ta)們都是平(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)，而且都是平(ping)的(de)(de)(de)(de)(de)N-O和(he)(he)C-O鍵之間的(de)(de)(de)(de)(de)角度相(xiang)同，等于(yu)(yu)120℃。可以合(he)理地(di)認為(wei)，HCO 3個 ˉ陰離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)競爭性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)吸(xi)附到相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)位點(dian)RS的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)上(shang)。  圖(tu)2：使用1：活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭硬度對去(qu)除(chu)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。 　　這(zhe)些結果表(biao)(biao)明(ming)(ming)，由KMnO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭比(bi)這(zhe)些吸(xi)附劑(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)任何(he)一種都好得多或更(geng)好。這(zhe)可能與吸(xi)附機制(zhi)有關，包括離(li)子(zi)(zi)交(jiao)換和(he)(he)絡合(he)。

　　事實上，開發低成本吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)是(shi)減少各種化(hua)學工藝(yi)產生的(de)大量廢物和(he)(he)有(you)毒廢水(shui)的(de)主(zhu)要(yao)目標(biao)之一(yi)。從(cong)這個意義上說，高(gao)錳(meng)酸(suan)(suan)鉀改(gai)性活性炭對水(shui)溶液(ye)中的(de)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)有(you)很好的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能力。在這個問題上，研究了影(ying)響單組分體(ti)系中硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)離子去除的(de)因素：溫度(du)，pH值、吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)濃度(du)和(he)(he)活性炭劑(ji)量。在二元體(ti)系(NO 3和(he)(he)HCO 3)硬度(du)對硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)去除的(de)抑制作用是(shi)指(zhi)NO 3和(he)(he)HCO 在同一(yi)結構離子和(he)(he)系統中(NO 3和(he)(he)NO 2)由(you)于競(jing)爭效應，硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)受到抑制，亞(ya)硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)受到協同吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)促進。NOM當存(cun)(cun)在或不存(cun)(cun)在時，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能力相似，表明硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)對碳(tan)表面的(de)親和(he)(he)力強(qiang)于硝(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)鹽(yan)和(he)(he)NOM的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)。