活性炭(tan)去(qu)除污水中(zhong)的亞硝酸鹽

　　活性(xing)炭去除廢水(shui)中(zhong)的硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)根(gen)和(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)根(gen)陰(yin)離子，氮(N)是(shi)所有生物(wu)的基本要素(su)。氮以不(bu)同的氧化(hua)態存在，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(guan)注，因為(wei)它們易溶(rong)于水(shui)，對人體(ti)健康有毒。農(nong)業施肥等非點源硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)污(wu)染(ran)地(di)下水(shui)和(he)(he)地(di)表水(shui)已(yi)成為(wei)工業和(he)(he)發展中(zhong)國家日益嚴重的環境問題。硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)污(wu)染(ran)是(shi)由于硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)肥料的廣泛使用和(he)(he)人類和(he)(he)動物(wu)廢物(wu)處理不(bu)善或未(wei)經(jing)處理而發生的。硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)是(shi)許多工業過程的副產品，包括生產造紙、硝(xiao)(xiao)(xiao)基有機化(hua)合物(wu)和(he)(he)藥物(wu)化(hua)合物(wu)。亞硝(xiao)(xiao)(xiao)胺致(zhi)癌的前兆是(shi)地(di)下水(shui)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)濃度的增加。由于這些原因，歐盟限制了(le)飲用水(shui)中(zhong)硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)的濃度。

　　亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)和(he)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)也(ye)是存在于更多放射(she)性廢物中的(de)(de)非(fei)放射(she)性廢物； 硝(xiao)酸在核(he)(he)武器(qi)和(he)核(he)(he)燃(ran)料(liao)的(de)(de)生產(chan)過程(cheng)中被用來處(chu)理(li)極其有毒的(de)(de)放射(she)性元素，如(ru)鈾和(he)鍶。然(ran)而，如(ru)果硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)濃度(du)較高，可能會影(ying)響(xiang)穩定水泥基體的(de)(de)形成(cheng)，使(shi)各種金(jin)屬加(jia)工廢料(liao)難以長期處(chu)理(li)。因此，從健康和(he)環境的(de)(de)角度(du)來看，去除(chu)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)是非(fei)常重要的(de)(de)。

　　傳統(tong)的(de)去(qu)除硝酸(suan)鹽和亞硝酸(suan)鹽陰離子(zi)的(de)方法包括反滲透(tou)、離子(zi)交換(huan)、組合膜生物反應器(qi)/粉(fen)末活性(xing)炭(tan)吸附、生物膜電(dian)極反應器(qi)(BER)和BER /吸附過程。這些(xie)方法大(da)多有一些(xie)缺點，如高(gao)資本、高(gao)運營成本或污泥處置。

　　未(wei)氧(yang)化(hua)氧(yang)化(hua)活性炭DFT孔徑分(fen)布(bu)。

　　*近，從廢水中去除硝酸鹽和(he)亞硝酸鹽的陰離子(zi)，檢查了(le)許多低成本(ben)的替代吸附劑。

　　目(mu)前(qian)的(de)(de)工(gong)作是提高活(huo)性(xing)炭(tan)去(qu)除廢水中硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽和(he)(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽離子(zi)的(de)(de)能力。為實現這一(yi)目(mu)標，進行了(le)以(yi)下研究：(a)制備和(he)(he)表征活(huo)性(xing)炭(tan)，(b)在活(huo)性(xing)炭(tan)樣品中建(jian)立硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽和(he)(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)根離子(zi)*大吸附條(tiao)件，(c)在活(huo)性(xing)炭(tan)上評估硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽和(he)(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽離子(zi)的(de)(de)動力學和(he)(he)熱力學參數。

　　活性炭吸附(fu)(fu)研究：樣品(pin)選擇：干燥活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)固定(ding)非氧化和(he)氧化（0.1g)和(he)初始濃度Co = 25mgL -1的(de)(de)(de)原液(ye)(ye)的(de)(de)(de)25mL等分試樣振(zhen)蕩24小時(shi)(shi)。過(guo)濾各種混合物，確(que)定(ding)溶液(ye)(ye)中的(de)(de)(de)殘留物、硝酸(suan)鹽(yan)和(he)亞硝酸(suan)鹽(yan)含量，以了(le)解平衡(heng)時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)影響(xiang)。通過(guo)稀(xi)釋(shi)NaOH或HCl溶液(ye)(ye)pH從2調整到11。在(zai)(zai)確(que)定(ding)平衡(heng)時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)批量實(shi)驗中，我們使用(yong)(yong)20mL的(de)(de)(de)pH調節(jie)溶液(ye)(ye)和(he)30mg吸附(fu)(fu)劑(ji)。pH該值提(ti)供了(le)*大(da)的(de)(de)(de)陰離子去除率。取50毫克L的(de)(de)(de)硝酸(suan)鹽(yan)水溶液(ye)(ye)20ml的(de)(de)(de)進行-1 NO 3 ˉ不同量的(de)(de)(de)和(he)碳(tan)劑(ji)量為200毫克Ca(HCO存(cun)在(zai)(zai)3)20-400毫克L-1。25振(zhen)蕩時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)℃，45℃和(he)55℃24小時(shi)(shi)進行。使用(yong)(yong)離子色譜柱：6.1006.超濾液(ye)(ye)：2000陰離子柱.5 mmolL-一對苯(ben)二甲酸(suan)，7%乙腈，pH = 4.電導檢測器(qi)測定(ding)陰離子濃度。

　　動力學研究

　　動力學(xue)試(shi)驗研究了活(huo)性(xing)炭對陰離子吸(xi)附效率的影響(NO2-和(he)NO3-氧化(hua)活(huo)性(xing)炭樣品的吸(xi)附效果，50毫(hao)克活(huo)性(xing)炭和(he)20毫(hao)升硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)的初始濃(nong)(nong)(nong)度(du)為(wei)(wei)50毫(hao)升 mg·L - 1.亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)濃(nong)(nong)(nong)度(du)為(wei)(wei)5 mg·L -1的時間(jian)為(wei)(wei)不同(tong)的時間(jian)段，即(ji)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)和(he)亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)(yan)在各種水產養殖和(he)工業廢水中(zhong)的濃(nong)(nong)(nong)度(du)水平]通(tong)過(guo)濾紙過(guo)濾懸(xuan)浮液，分析殘余陰離子濃(nong)(nong)(nong)度(du)。

　　活性炭表征

　　根據所有元素的(de)百分比(bi)含(han)量與氧殘留(liu)量之(zhi)間的(de)差(cha)異，的(de)方(fang)法(fa)是從元素分析中(zhong)報告氧含(han)量值(zhi)。

　　活性炭表征

　　從(cong)(cong)元(yuan)(yuan)素分(fen)析中(zhong)報告氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)含(han)量(liang)值的(de)(de)(de)(de)常用方法是基于所有(you)元(yuan)(yuan)素的(de)(de)(de)(de)百分(fen)比含(han)量(liang)與(yu)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)殘留量(liang)之間的(de)(de)(de)(de)差異。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)含(han)量(liang)顯(xian)著(zhu)增加(jia)（從(cong)(cong)0開始(shi).92至(zhi)5.7%)。                                                                                                       　　圖中(zhong)研究了活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)DFT孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)徑分(fen)布(bu)。給(gei)出了表面(mian)積(ji)和孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)的(de)(de)(de)(de)結果。顯(xian)示(shi)了活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)性(xing)(xing)質。 　　活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)和表面(mian)積(ji)增加(jia)，孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)徑分(fen)布(bu)沒(mei)有(you)明顯(xian)變化(hua)(hua)。與(yu)未氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)樣(yang)(yang)品(pin)相(xiang)比，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積(ji)和孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)分(fen)別增加(jia)了約43%和35%。氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)和未氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)品(pin)*大(da)1nm 的(de)(de)(de)(de)微孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)和2-4nm的(de)(de)(de)(de)中(zhong)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)。數據(ju)還顯(xian)示(shi)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)后毛孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)變寬(kuan)。微區增強，介孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)范(fan)圍(2-4nm)稍微降低。這可(ke)能是因為從(cong)(cong)容(rong)納(na)一個(ge)吸附層的(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)寬(kuan)到兩(liang)個(ge)，兩(liang)個(ge)層分(fen)別轉換為三個(ge)。                                                                                                                                                                         吸附材(cai)料的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積(ji)和孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)。1:未氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)品(pin).二、氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)品(pin).1:未氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)品(pin).二、氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣(yang)(yang)品(pin).?DFT：分(fen)布(bu)孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)徑；BET：微孔(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)表面(mian)積(ji)表征

　　兩種(zhong)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)形維(wei)數(shu)(D)由(you)Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計算。在650℃活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品具有活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)D = 2.1.分(fen)(fen)數(shu)維(wei)數(shu)。這(zhe)(zhe)表(biao)明表(biao)面非常粗糙或不規則。在用Na 2 CO 3表(biao)面改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)時，分(fen)(fen)形維(wei)數(shu)減少(D = 2.2)。 　　這(zhe)(zhe)表(biao)明改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)碳的(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)隨著小晶(jing)粒和(he)(he)交(jiao)(jiao)聯(lian)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)解(jie)變(bian)得更(geng)加(jia)有序。對于(yu)這(zhe)(zhe)類試劑，混(hun)合碳的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)(xing)大(da)于(yu)微晶(jing)碳； 因此(ci)，交(jiao)(jiao)聯(lian)碳主要被消耗掉。交(jiao)(jiao)聯(lian)分(fen)(fen)解(jie)導(dao)致堵(du)塞孔的(de)(de)(de)(de)(de)釋放，從而減少增加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面積(ji)和(he)(he)孔體積(ji)。 　　硬(ying)度(du)對活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)去除(chu)硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)影響 　　共存離子是(shi)碳酸(suan)氫鈣，通常在地下(xia)(xia)水中發現，并產生暫(zan)時的(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)。圖2證明了這(zhe)(zhe)一點。在Ca(HCO 3)2在存在下(xia)(xia)，硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)去除(chu)率明顯(xian)降低。這(zhe)(zhe)些物質的(de)(de)(de)(de)(de)抑制作用可以(yi)(yi)歸因于(yu)NO 3 -和(he)(he)HCO 3 -相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)離子結構(gou)。它們都(dou)是(shi)平的(de)(de)(de)(de)(de)，而且都(dou)是(shi)平的(de)(de)(de)(de)(de)N-O和(he)(he)C-O鍵之間的(de)(de)(de)(de)(de)角度(du)相(xiang)同，等于(yu)120℃。可以(yi)(yi)合理地認為，HCO 3個 ˉ陰離子的(de)(de)(de)(de)(de)競爭性(xing)(xing)(xing)(xing)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)到相(xiang)同的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)位點RS的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面上。  圖2：使用1：活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)硬(ying)度(du)對去除(chu)硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)(de)影響。 　　這(zhe)(zhe)些結果(guo)表(biao)明，由(you)KMnO 改(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)比這(zhe)(zhe)些吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑中的(de)(de)(de)(de)(de)任何(he)一種(zhong)都(dou)好(hao)得多或更(geng)好(hao)。這(zhe)(zhe)可能與吸(xi)(xi)(xi)附(fu)機(ji)制有關(guan)，包括離子交(jiao)(jiao)換和(he)(he)絡(luo)合。

　　事實上(shang)(shang)，開發(fa)低成(cheng)本吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)是減少(shao)各種化學工藝(yi)產生的(de)(de)(de)大量廢(fei)物和(he)(he)有毒廢(fei)水的(de)(de)(de)主要目標之(zhi)一(yi)。從這(zhe)(zhe)個意義上(shang)(shang)說，高錳酸(suan)鉀(jia)改(gai)性活(huo)(huo)性炭對水溶液中的(de)(de)(de)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)有很(hen)好的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)能力。在這(zhe)(zhe)個問題上(shang)(shang)，研究了影響(xiang)單(dan)組(zu)分體系(xi)中硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)離子(zi)去除(chu)的(de)(de)(de)因(yin)素：溫(wen)度，pH值、吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)濃度和(he)(he)活(huo)(huo)性炭劑(ji)(ji)量。在二元體系(xi)(NO 3和(he)(he)HCO 3)硬度對硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)去除(chu)的(de)(de)(de)抑制作用是指NO 3和(he)(he)HCO 在同一(yi)結構離子(zi)和(he)(he)系(xi)統中(NO 3和(he)(he)NO 2)由(you)于(yu)競爭效應，硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)吸(xi)(xi)附(fu)受(shou)(shou)到抑制，亞(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)吸(xi)(xi)附(fu)受(shou)(shou)到協同吸(xi)(xi)附(fu)的(de)(de)(de)促進。NOM當存(cun)在或不存(cun)在時，吸(xi)(xi)附(fu)能力相似，表(biao)明硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)對碳表(biao)面的(de)(de)(de)親和(he)(he)力強(qiang)于(yu)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)NOM的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)。