活性炭(tan)去除污水中的亞硝酸鹽

　　活性(xing)炭去除廢(fei)水中(zhong)的(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)根(gen)和(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)根(gen)陰離子，氮(N)是(shi)所有生物的(de)基(ji)本要(yao)素。氮以不(bu)同的(de)氧化(hua)態存在，如(ru)NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和(he)(he)NH 4  ( - 3)。其(qi)中(zhong)，NO 3 -，NO 2 -和(he)(he)NH 4  ( - 3)更(geng)受關注(zhu)，因為它們易溶于水，對人(ren)體健康有毒。農業施(shi)肥等非點源(yuan)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽污(wu)染地下水和(he)(he)地表水已成為工業和(he)(he)發展中(zhong)國家日(ri)益嚴重的(de)環境問題。硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽污(wu)染是(shi)由于硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽肥料的(de)廣(guang)泛(fan)使(shi)用和(he)(he)人(ren)類和(he)(he)動物廢(fei)物處理(li)不(bu)善或未經(jing)處理(li)而發生的(de)。硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽是(shi)許多工業過程(cheng)的(de)副產品，包(bao)括生產造紙、硝(xiao)(xiao)基(ji)有機化(hua)合(he)物和(he)(he)藥物化(hua)合(he)物。亞硝(xiao)(xiao)胺致(zhi)癌的(de)前兆是(shi)地下水硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽濃度的(de)增加。由于這些原因，歐盟限制了飲用水中(zhong)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽和(he)(he)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽的(de)濃度。

　　亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)硝(xiao)酸鹽(yan)也是存在于更多放(fang)射性(xing)廢(fei)物中(zhong)的非放(fang)射性(xing)廢(fei)物； 硝(xiao)酸在核武器(qi)和(he)(he)核燃料的生產(chan)過程中(zhong)被用來(lai)處(chu)理(li)極其有毒的放(fang)射性(xing)元(yuan)素，如鈾和(he)(he)鍶。然而，如果硝(xiao)酸鹽(yan)濃(nong)度較高，可(ke)能(neng)會(hui)影響穩定(ding)水泥基(ji)體的形(xing)成，使各種金屬加工廢(fei)料難(nan)以長期處(chu)理(li)。因此，從健康和(he)(he)環(huan)境的角度來(lai)看，去(qu)除(chu)硝(xiao)酸鹽(yan)和(he)(he)亞(ya)硝(xiao)酸鹽(yan)是非常重要(yao)的。

　　傳(chuan)統(tong)的去(qu)除硝酸鹽和(he)亞硝酸鹽陰(yin)離子的方(fang)法包括反(fan)滲透(tou)、離子交換、組合膜生(sheng)物反(fan)應(ying)器(qi)/粉末活性炭(tan)吸(xi)(xi)附、生(sheng)物膜電極反(fan)應(ying)器(qi)(BER)和(he)BER /吸(xi)(xi)附過程。這些方(fang)法大多有一些缺點，如高資(zi)本(ben)、高運營成(cheng)本(ben)或污泥處置。

　　未(wei)氧化氧化活性炭(tan)DFT孔徑(jing)分布。

　　*近，從廢(fei)水(shui)中(zhong)去除硝酸鹽(yan)和亞硝酸鹽(yan)的陰離子，檢(jian)查了許多低(di)成(cheng)本(ben)的替代(dai)吸附劑。

　　目(mu)(mu)前的(de)工作是提高(gao)活性(xing)炭(tan)去除廢水中硝酸(suan)鹽(yan)和亞(ya)硝酸(suan)鹽(yan)離子(zi)的(de)能力。為實現這一目(mu)(mu)標，進行了以(yi)下(xia)研(yan)究：(a)制備和表(biao)征活性(xing)炭(tan)，(b)在活性(xing)炭(tan)樣品中建立硝酸(suan)鹽(yan)和亞(ya)硝酸(suan)根離子(zi)*大吸附(fu)條(tiao)件(jian)，(c)在活性(xing)炭(tan)上評估硝酸(suan)鹽(yan)和亞(ya)硝酸(suan)鹽(yan)離子(zi)的(de)動(dong)力學和熱(re)力學參數(shu)。

　　活性炭吸附研(yan)究：樣(yang)品選擇(ze)：干燥活性炭的(de)固定非氧化(hua)和氧化(hua)（0.1g)和初始濃度(du)Co = 25mgL -1的(de)原(yuan)液(ye)的(de)25mL等分試樣(yang)振(zhen)(zhen)蕩(dang)24小時(shi)(shi)。過濾(lv)各種(zhong)混合物，確定溶(rong)液(ye)中的(de)殘留(liu)物、硝(xiao)(xiao)酸鹽和亞硝(xiao)(xiao)酸鹽含量(liang)(liang)，以了(le)解平(ping)衡時(shi)(shi)間(jian)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。在確定平(ping)衡時(shi)(shi)間(jian)的(de)批量(liang)(liang)實驗(yan)中，我們使用20mL的(de)pH調節溶(rong)液(ye)和30mg吸附劑。pH該值(zhi)提(ti)供了(le)*大的(de)陰離(li)子去除率。取50毫克L的(de)硝(xiao)(xiao)酸鹽水溶(rong)液(ye)20ml的(de)進行(xing)-1 NO 3 ˉ不同量(liang)(liang)的(de)和碳(tan)劑量(liang)(liang)為200毫克Ca(HCO存(cun)在3)20-400毫克L-1。25振(zhen)(zhen)蕩(dang)時(shi)(shi)間(jian)的(de)作用℃，45℃和55℃24小時(shi)(shi)進行(xing)。使用離(li)子色譜柱：6.1006.超濾(lv)液(ye)：2000陰離(li)子柱.5 mmolL-一對苯二(er)甲酸，7%乙腈，pH = 4.電導(dao)檢測器測定陰離(li)子濃度(du)。

　　動力學研究

　　動力學試驗研究了(le)活(huo)性炭(tan)(tan)對陰離子吸附效率的影響(NO2-和(he)(he)NO3-氧化(hua)活(huo)性炭(tan)(tan)樣品的吸附效果，50毫克活(huo)性炭(tan)(tan)和(he)(he)20毫升(sheng)硝酸鹽(yan)的初始(shi)濃(nong)度(du)為(wei)50毫升(sheng) mg·L - 1.亞硝酸鹽(yan)濃(nong)度(du)為(wei)5 mg·L -1的時間(jian)為(wei)不同的時間(jian)段，即硝酸鹽(yan)和(he)(he)亞硝酸鹽(yan)在各種水(shui)(shui)產養殖和(he)(he)工業廢(fei)水(shui)(shui)中的濃(nong)度(du)水(shui)(shui)平]通過濾紙過濾懸浮液(ye)，分(fen)析殘余陰離子濃(nong)度(du)。

　　活性炭表征

　　根據所有(you)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)百分比含(han)量與(yu)氧殘(can)留量之間(jian)的(de)差異，的(de)方法是從元(yuan)(yuan)素(su)分析中報告(gao)氧含(han)量值。

　　活性炭表征

　　從元素(su)分析(xi)中(zhong)報告氧含量(liang)值的(de)常用(yong)方法(fa)是基于所有(you)元素(su)的(de)百分比含量(liang)與氧殘留(liu)量(liang)之間的(de)差異。活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)氧含量(liang)顯(xian)著增(zeng)(zeng)加(jia)（從0開始(shi).92至5.7%)。                                                                                                       　　圖(tu)中(zhong)研究了(le)活(huo)性炭(tan)(tan)DFT孔(kong)(kong)徑分布(bu)。給(gei)出了(le)表(biao)(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和孔(kong)(kong)體積(ji)(ji)(ji)的(de)結果。顯(xian)示(shi)了(le)活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)微(wei)孔(kong)(kong)性質。 　　活(huo)性炭(tan)(tan)的(de)孔(kong)(kong)體積(ji)(ji)(ji)和表(biao)(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)增(zeng)(zeng)加(jia)，孔(kong)(kong)徑分布(bu)沒有(you)明顯(xian)變化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)。與未氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)樣(yang)品(pin)(pin)相(xiang)比，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)碳(tan)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和孔(kong)(kong)體積(ji)(ji)(ji)分別(bie)增(zeng)(zeng)加(jia)了(le)約43%和35%。氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)和未氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)性炭(tan)(tan)樣(yang)品(pin)(pin)*大1nm 的(de)微(wei)孔(kong)(kong)和2-4nm的(de)中(zhong)孔(kong)(kong)。數(shu)據還顯(xian)示(shi)，氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)后毛孔(kong)(kong)變寬(kuan)。微(wei)區增(zeng)(zeng)強，介孔(kong)(kong)范圍(2-4nm)稍(shao)微(wei)降低(di)。這可能是因為從容納一個吸(xi)附(fu)層的(de)孔(kong)(kong)寬(kuan)到(dao)兩個，兩個層分別(bie)轉換為三(san)個。                                                                                                                                                                         吸(xi)附(fu)材料(liao)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和孔(kong)(kong)體積(ji)(ji)(ji)。1:未氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)性炭(tan)(tan)樣(yang)品(pin)(pin).二(er)、氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)性炭(tan)(tan)樣(yang)品(pin)(pin).1:未氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)性炭(tan)(tan)樣(yang)品(pin)(pin).二(er)、氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)活(huo)性炭(tan)(tan)樣(yang)品(pin)(pin).?DFT：分布(bu)孔(kong)(kong)徑；BET：微(wei)孔(kong)(kong)材料(liao)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)表(biao)(biao)征(zheng)

　　兩種吸(xi)附劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)形維(wei)(wei)(wei)數(D)由(you)Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型計(ji)算。在(zai)650℃活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)樣品具(ju)有活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)D = 2.1.分(fen)數維(wei)(wei)(wei)數。這(zhe)表(biao)明表(biao)面(mian)非(fei)常(chang)粗糙或不(bu)規(gui)則。在(zai)用(yong)Na 2 CO 3表(biao)面(mian)改(gai)性(xing)(xing)(xing)時(shi)(shi)，分(fen)形維(wei)(wei)(wei)數減(jian)(jian)少(shao)(shao)(D = 2.2)。 　　這(zhe)表(biao)明改(gai)性(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構隨著小晶(jing)粒和交聯結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)解(jie)變得更(geng)加有序。對(dui)于(yu)這(zhe)類試劑(ji)，混合(he)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應性(xing)(xing)(xing)大(da)于(yu)微晶(jing)碳(tan)(tan)； 因此，交聯碳(tan)(tan)主(zhu)要被(bei)消(xiao)耗掉(diao)。交聯分(fen)解(jie)導(dao)致堵塞孔的(de)(de)(de)(de)(de)(de)釋放，從(cong)而減(jian)(jian)少(shao)(shao)增加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)積(ji)和孔體積(ji)。 　　硬(ying)度(du)對(dui)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)去(qu)除硝酸鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang) 　　共存(cun)離(li)子(zi)是碳(tan)(tan)酸氫鈣，通常(chang)在(zai)地(di)(di)下水中發(fa)現，并產(chan)生暫時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)硬(ying)度(du)。圖2證明了這(zhe)一點。在(zai)Ca(HCO 3)2在(zai)存(cun)在(zai)下，硝酸鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)去(qu)除率明顯降低。這(zhe)些物(wu)質的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抑制(zhi)作用(yong)可(ke)以歸因于(yu)NO 3 -和HCO 3 -相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)離(li)子(zi)結構。它(ta)們都是平的(de)(de)(de)(de)(de)(de)，而且都是平的(de)(de)(de)(de)(de)(de)N-O和C-O鍵之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)角度(du)相(xiang)同(tong)(tong)，等于(yu)120℃。可(ke)以合(he)理(li)地(di)(di)認為，HCO 3個 ˉ陰(yin)離(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)競爭性(xing)(xing)(xing)吸(xi)附到(dao)相(xiang)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)位點RS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)面(mian)上。  圖2：使用(yong)1：活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)硬(ying)度(du)對(dui)去(qu)除硝酸鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。 　　這(zhe)些結果(guo)表(biao)明，由(you)KMnO 改(gai)性(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)比這(zhe)些吸(xi)附劑(ji)中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)任(ren)何一種都好得多或更(geng)好。這(zhe)可(ke)能與(yu)吸(xi)附機制(zhi)有關(guan)，包括離(li)子(zi)交換和絡合(he)。

　　事實上，開發低(di)成本吸附(fu)(fu)劑是減(jian)少各種化學工藝(yi)產(chan)生的(de)大量廢物(wu)和(he)有毒廢水的(de)主要(yao)目標之一(yi)。從這(zhe)個(ge)意義上說(shuo)，高錳酸(suan)鉀改性(xing)活性(xing)炭對水溶(rong)液中的(de)硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)有很好的(de)吸附(fu)(fu)能力(li)。在(zai)(zai)這(zhe)個(ge)問(wen)題上，研究了影(ying)響單組分體系(xi)(xi)中硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)離子去(qu)除(chu)(chu)的(de)因素：溫度，pH值、吸附(fu)(fu)劑濃(nong)度和(he)活性(xing)炭劑量。在(zai)(zai)二(er)元(yuan)體系(xi)(xi)(NO 3和(he)HCO 3)硬(ying)度對硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)去(qu)除(chu)(chu)的(de)抑(yi)制(zhi)作用是指NO 3和(he)HCO 在(zai)(zai)同一(yi)結構離子和(he)系(xi)(xi)統(tong)中(NO 3和(he)NO 2)由于競(jing)爭效應，硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)吸附(fu)(fu)受到(dao)抑(yi)制(zhi)，亞硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)吸附(fu)(fu)受到(dao)協同吸附(fu)(fu)的(de)促(cu)進。NOM當存在(zai)(zai)或(huo)不存在(zai)(zai)時，吸附(fu)(fu)能力(li)相似，表(biao)(biao)明硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)對碳(tan)表(biao)(biao)面的(de)親和(he)力(li)強于硝(xiao)(xiao)酸(suan)鹽(yan)(yan)和(he)NOM的(de)吸附(fu)(fu)。