活性炭去除污(wu)水(shui)中的亞硝酸(suan)鹽

　　活性炭去除廢(fei)水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)根(gen)和(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)根(gen)陰離子，氮(N)是(shi)所有(you)生物(wu)(wu)的(de)(de)基本要(yao)素。氮以不同的(de)(de)氧化態存在，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)NH 4  ( - 3)。其中(zhong)(zhong)，NO 3 -，NO 2 -和(he)NH 4  ( - 3)更受關注，因(yin)為(wei)它們(men)易溶于水(shui)，對人(ren)體(ti)健康有(you)毒。農業(ye)施肥(fei)等非點源硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)污染(ran)地(di)下(xia)水(shui)和(he)地(di)表(biao)水(shui)已成為(wei)工業(ye)和(he)發展中(zhong)(zhong)國家日益嚴重的(de)(de)環(huan)境(jing)問題。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)污染(ran)是(shi)由于硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)肥(fei)料的(de)(de)廣泛(fan)使用(yong)和(he)人(ren)類(lei)和(he)動物(wu)(wu)廢(fei)物(wu)(wu)處(chu)(chu)理不善或未經處(chu)(chu)理而發生的(de)(de)。硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)是(shi)許多工業(ye)過程的(de)(de)副產(chan)(chan)品(pin)，包括生產(chan)(chan)造紙、硝(xiao)(xiao)基有(you)機化合(he)物(wu)(wu)和(he)藥物(wu)(wu)化合(he)物(wu)(wu)。亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)胺致(zhi)癌的(de)(de)前(qian)兆是(shi)地(di)下(xia)水(shui)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)濃度的(de)(de)增加(jia)。由于這(zhe)些原(yuan)因(yin)，歐盟限制了飲(yin)用(yong)水(shui)中(zhong)(zhong)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)的(de)(de)濃度。

　　亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)也是存(cun)在于(yu)更多放(fang)射性(xing)廢物中的(de)非(fei)(fei)放(fang)射性(xing)廢物； 硝(xiao)酸(suan)在核武器和(he)核燃料的(de)生產過程中被用來處理極其有毒的(de)放(fang)射性(xing)元(yuan)素(su)，如鈾和(he)鍶。然而，如果硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)濃度較高，可能(neng)會影響(xiang)穩定(ding)水泥(ni)基體的(de)形成，使各種(zhong)金屬加工廢料難以長期處理。因此，從健康(kang)和(he)環境的(de)角(jiao)度來看，去除硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)和(he)亞(ya)(ya)硝(xiao)酸(suan)鹽(yan)是非(fei)(fei)常重要的(de)。

　　傳統的(de)去除硝(xiao)酸(suan)鹽和亞硝(xiao)酸(suan)鹽陰離子的(de)方法包(bao)括反滲透、離子交換(huan)、組合膜生物反應器/粉末(mo)活性炭吸(xi)附、生物膜電極反應器(BER)和BER /吸(xi)附過(guo)程(cheng)。這些方法大多有一些缺點，如(ru)高資(zi)本、高運營成本或污泥處置。

　　未氧化(hua)氧化(hua)活性炭DFT孔徑分布(bu)。

　　*近，從廢水中去除硝酸鹽和亞(ya)硝酸鹽的陰(yin)離子，檢(jian)查了許多(duo)低成本(ben)的替代吸附劑。

　　目前的(de)工作是提(ti)高活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)去(qu)除廢水(shui)中硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)和亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)離子的(de)能力(li)。為實現這(zhe)一目標(biao)，進行了以下研究：(a)制備和表征活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)，(b)在活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)樣品(pin)中建立硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)和亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)根離子*大吸(xi)附條件，(c)在活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)上評估(gu)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)和亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)離子的(de)動力(li)學和熱力(li)學參數。

　　活性炭吸附研究：樣品選擇：干燥活性炭(tan)的(de)(de)(de)(de)固定(ding)非(fei)氧(yang)化和(he)氧(yang)化（0.1g)和(he)初始濃度(du)Co = 25mgL -1的(de)(de)(de)(de)原液(ye)的(de)(de)(de)(de)25mL等分試樣振(zhen)蕩(dang)24小時(shi)(shi)(shi)。過(guo)濾(lv)各種(zhong)混合(he)物(wu)，確定(ding)溶液(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)殘(can)留物(wu)、硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽和(he)亞硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽含量，以了解平衡時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)影響。通(tong)過(guo)稀(xi)釋NaOH或HCl溶液(ye)pH從2調整到11。在確定(ding)平衡時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)批量實驗(yan)中(zhong)，我們使(shi)用(yong)20mL的(de)(de)(de)(de)pH調節溶液(ye)和(he)30mg吸附劑。pH該值提供了*大的(de)(de)(de)(de)陰離子(zi)去除率。取50毫(hao)克L的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)酸(suan)(suan)鹽水溶液(ye)20ml的(de)(de)(de)(de)進(jin)行(xing)-1 NO 3 ˉ不同量的(de)(de)(de)(de)和(he)碳劑量為200毫(hao)克Ca(HCO存在3)20-400毫(hao)克L-1。25振(zhen)蕩(dang)時(shi)(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)作用(yong)℃，45℃和(he)55℃24小時(shi)(shi)(shi)進(jin)行(xing)。使(shi)用(yong)離子(zi)色譜柱：6.1006.超濾(lv)液(ye)：2000陰離子(zi)柱.5 mmolL-一對(dui)苯二甲酸(suan)(suan)，7%乙腈，pH = 4.電導檢測器測定(ding)陰離子(zi)濃度(du)。

　　動力學研究

　　動力學試驗研究(jiu)了活(huo)性炭(tan)對(dui)陰離子(zi)吸(xi)附(fu)效(xiao)率(lv)的影響(NO2-和(he)(he)NO3-氧化活(huo)性炭(tan)樣品(pin)的吸(xi)附(fu)效(xiao)果，50毫(hao)克活(huo)性炭(tan)和(he)(he)20毫(hao)升硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)的初始濃(nong)度(du)為(wei)(wei)50毫(hao)升 mg·L - 1.亞硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)濃(nong)度(du)為(wei)(wei)5 mg·L -1的時(shi)間為(wei)(wei)不同的時(shi)間段，即硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)和(he)(he)亞硝(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)在各種水產(chan)養殖和(he)(he)工業廢水中的濃(nong)度(du)水平(ping)]通過濾紙過濾懸(xuan)浮液，分析殘余陰離子(zi)濃(nong)度(du)。

　　活性炭表征

　　根據所有元素(su)的(de)百分(fen)比含量與氧殘留量之間(jian)的(de)差異，的(de)方法是從元素(su)分(fen)析(xi)中報告氧含量值(zhi)。

　　活性炭表征

　　從(cong)(cong)元素(su)(su)分析(xi)中(zhong)報告氧(yang)(yang)(yang)(yang)含(han)量(liang)值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)常(chang)用(yong)方法(fa)是基于所有(you)元素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)百分比含(han)量(liang)與氧(yang)(yang)(yang)(yang)殘留(liu)量(liang)之間的(de)(de)(de)(de)(de)差異(yi)。活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)含(han)量(liang)顯(xian)(xian)著(zhu)增(zeng)加（從(cong)(cong)0開始.92至5.7%)。                                                                                                       　　圖中(zhong)研究(jiu)了(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)DFT孔(kong)(kong)徑(jing)分布(bu)(bu)。給出(chu)了(le)表(biao)面積(ji)(ji)(ji)和(he)孔(kong)(kong)體(ti)(ti)積(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)結果。顯(xian)(xian)示(shi)了(le)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)孔(kong)(kong)性(xing)(xing)質。 　　活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)體(ti)(ti)積(ji)(ji)(ji)和(he)表(biao)面積(ji)(ji)(ji)增(zeng)加，孔(kong)(kong)徑(jing)分布(bu)(bu)沒(mei)有(you)明顯(xian)(xian)變化(hua)(hua)。與未(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳樣品相比，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面積(ji)(ji)(ji)和(he)孔(kong)(kong)體(ti)(ti)積(ji)(ji)(ji)分別增(zeng)加了(le)約43%和(he)35%。氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)和(he)未(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣品*大1nm 的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)孔(kong)(kong)和(he)2-4nm的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)孔(kong)(kong)。數據還顯(xian)(xian)示(shi)，氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)后毛(mao)孔(kong)(kong)變寬(kuan)。微(wei)(wei)區(qu)增(zeng)強，介孔(kong)(kong)范圍(2-4nm)稍微(wei)(wei)降低(di)。這可(ke)能是因為(wei)從(cong)(cong)容納一個(ge)吸附層的(de)(de)(de)(de)(de)孔(kong)(kong)寬(kuan)到兩個(ge)，兩個(ge)層分別轉換為(wei)三個(ge)。                                                                                                                                                                         吸附材料的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面積(ji)(ji)(ji)和(he)孔(kong)(kong)體(ti)(ti)積(ji)(ji)(ji)。1:未(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣品.二、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣品.1:未(wei)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣品.二、氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)活(huo)(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)樣品.?DFT：分布(bu)(bu)孔(kong)(kong)徑(jing)；BET：微(wei)(wei)孔(kong)(kong)材料的(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面積(ji)(ji)(ji)表(biao)征

　　兩種吸(xi)附劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)分形(xing)維(wei)數(shu)(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計算(suan)。在650℃活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)樣品具(ju)有(you)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)D = 2.1.分數(shu)維(wei)數(shu)。這(zhe)(zhe)表(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming)表(biao)(biao)(biao)(biao)面非常粗糙或不規則。在用(yong)Na 2 CO 3表(biao)(biao)(biao)(biao)面改性(xing)時，分形(xing)維(wei)數(shu)減(jian)少(D = 2.2)。 　　這(zhe)(zhe)表(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming)改性(xing)碳(tan)的(de)(de)(de)結構隨著小晶(jing)粒和(he)交聯結構的(de)(de)(de)分解變得(de)更加有(you)序(xu)。對于(yu)這(zhe)(zhe)類試(shi)劑(ji)(ji)，混合碳(tan)的(de)(de)(de)反應性(xing)大于(yu)微晶(jing)碳(tan)； 因此，交聯碳(tan)主要被消耗掉。交聯分解導(dao)致堵塞孔(kong)的(de)(de)(de)釋(shi)放(fang)，從(cong)而(er)減(jian)少增加的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面積和(he)孔(kong)體積。 　　硬(ying)(ying)度對活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)去除(chu)硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)影響 　　共存離子是碳(tan)酸(suan)氫鈣，通常在地下水中(zhong)發現，并產生暫時的(de)(de)(de)硬(ying)(ying)度。圖2證明(ming)了這(zhe)(zhe)一點。在Ca(HCO 3)2在存在下，硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)去除(chu)率明(ming)顯降低。這(zhe)(zhe)些(xie)物質的(de)(de)(de)抑(yi)制作用(yong)可以(yi)歸因于(yu)NO 3 -和(he)HCO 3 -相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)離子結構。它們都是平的(de)(de)(de)，而(er)且都是平的(de)(de)(de)N-O和(he)C-O鍵之間的(de)(de)(de)角度相(xiang)同(tong)，等于(yu)120℃。可以(yi)合理(li)地認為，HCO 3個 ˉ陰(yin)離子的(de)(de)(de)競爭(zheng)性(xing)吸(xi)附到相(xiang)同(tong)的(de)(de)(de)活(huo)(huo)性(xing)位點RS的(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面上。  圖2：使用(yong)1：活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)硬(ying)(ying)度對去除(chu)硝酸(suan)鹽的(de)(de)(de)影響。 　　這(zhe)(zhe)些(xie)結果表(biao)(biao)(biao)(biao)明(ming)，由KMnO 改性(xing)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)比(bi)這(zhe)(zhe)些(xie)吸(xi)附劑(ji)(ji)中(zhong)的(de)(de)(de)任何一種都好(hao)得(de)多或更好(hao)。這(zhe)(zhe)可能與吸(xi)附機制有(you)關，包括離子交換和(he)絡合。

　　事實上，開發低成本吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)是減(jian)少各種化學工藝產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)大(da)量(liang)廢物和(he)(he)有毒廢水(shui)的(de)(de)(de)(de)主要目標之一。從這(zhe)個意(yi)義(yi)上說，高(gao)錳酸(suan)(suan)(suan)鉀改性活性炭(tan)對(dui)水(shui)溶液(ye)中的(de)(de)(de)(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)有很好的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能力。在(zai)(zai)這(zhe)個問題上，研究了影響單組(zu)分體(ti)系(xi)中硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)離子去(qu)除的(de)(de)(de)(de)因素(su)：溫度(du)，pH值、吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)劑(ji)濃度(du)和(he)(he)活性炭(tan)劑(ji)量(liang)。在(zai)(zai)二元體(ti)系(xi)(NO 3和(he)(he)HCO 3)硬度(du)對(dui)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)去(qu)除的(de)(de)(de)(de)抑制作用是指NO 3和(he)(he)HCO 在(zai)(zai)同一結構離子和(he)(he)系(xi)統(tong)中(NO 3和(he)(he)NO 2)由于競(jing)爭效應(ying)，硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)受到抑制，亞(ya)硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)受到協(xie)同吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)促進(jin)。NOM當存(cun)在(zai)(zai)或不(bu)存(cun)在(zai)(zai)時(shi)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)能力相(xiang)似，表(biao)明硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)對(dui)碳(tan)表(biao)面的(de)(de)(de)(de)親和(he)(he)力強(qiang)于硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)(he)NOM的(de)(de)(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)。