重庆活性炭去除污水中的亚硝酸盐

　　活性炭去除污水中的亚硝酸盐

　　活性炭去除废水中的硝酸根和亚硝酸根阴离子，氮(N)是所有生物的基本要素。氮以不同的氧化态存在，如NO 3 -( 5)，NO 2 -( 3)和NH 4  ( - 3)。其中，NO 3 -，NO 2 -和NH 4  ( - 3)更受关注，因为它们易溶于水，对人体健康有毒。农业施肥等非点源硝酸盐污染地下水和地表水已成为工业和发展中国家日益严重的环境问题。硝酸盐污染是由于硝酸盐肥料的广泛使用和人类和动物废物处理不善或未经处理而发生的。硝酸盐是许多工业过程的副产品，包括生产造纸、硝基有机化合物和药物化合物。亚硝胺致癌的前兆是地下水硝酸盐浓度的增加。由于这些原因，欧盟限制了饮用水中硝酸盐和亚硝酸盐的浓度。

　　亚硝酸盐和硝酸盐也是存在于更多放射性废物中的非放射性废物； 硝酸在核武器和核燃料的生产过程中被用来处理极其有毒的放射性元素，如铀和锶。然而，如果硝酸盐浓度较高，可能会影响稳定水泥基体的形成，使各种金属加工废料难以长期处理。因此，从健康和环境的角度来看，去除硝酸盐和亚硝酸盐是非常重要的。

　　传统的去除硝酸盐和亚硝酸盐阴离子的方法包括反渗透、离子交换、组合膜生物反应器/粉末活性炭吸附、生物膜电极反应器(BER)和BER /吸附过程。这些方法大多有一些缺点，如高资本、高运营成本或污泥处置。

　　未氧化氧化活性炭DFT孔径分布。

　　*近，从废水中去除硝酸盐和亚硝酸盐的阴离子，检查了许多低成本的替代吸附剂。

　　目前的工作是提高活性炭去除废水中硝酸盐和亚硝酸盐离子的能力。为实现这一目标，进行了以下研究：(a)制备和表征活性炭，(b)在活性炭样品中建立硝酸盐和亚硝酸根离子*大吸附条件，(c)在活性炭上评估硝酸盐和亚硝酸盐离子的动力学和热力学参数。

　　活性炭吸附研究：样品选择：干燥活性炭的固定非氧化和氧化（0.1g)和初始浓度Co = 25mgL -1的原液的25mL等分试样振荡24小时。过滤各种混合物，确定溶液中的残留物、硝酸盐和亚硝酸盐含量，以了解平衡时间的影响。通过稀释NaOH或HCl溶液pH从2调整到11。在确定平衡时间的批量实验中，我们使用20mL的pH调节溶液和30mg吸附剂。pH该值提供了*大的阴离子去除率。取50毫克L的硝酸盐水溶液20ml的进行-1 NO 3 ˉ不同量的和碳剂量为200毫克Ca(HCO存在3)20-400毫克L-1。25振荡时间的作用℃，45℃和55℃24小时进行。使用离子色谱柱：6.1006.超滤液：2000阴离子柱.5 mmolL-一对苯二甲酸，7%乙腈，pH = 4.电导检测器测定阴离子浓度。

　　动力学研究

　　动力学试验研究了活性炭对阴离子吸附效率的影响(NO2-和NO3-氧化活性炭样品的吸附效果，50毫克活性炭和20毫升硝酸盐的初始浓度为50毫升 mg·L - 1.亚硝酸盐浓度为5 mg·L -1的时间为不同的时间段，即硝酸盐和亚硝酸盐在各种水产养殖和工业废水中的浓度水平]通过滤纸过滤悬浮液，分析残余阴离子浓度。

　　活性炭表征

　　根据所有元素的百分比含量与氧残留量之间的差异，的方法是从元素分析中报告氧含量值。

　　活性炭表征

　　从元素分析中报告氧含量值的常用方法是基于所有元素的百分比含量与氧残留量之间的差异。活性炭的氧含量显著增加（从0开始.92至5.7%)。                                                                                                       　　图中研究了活性炭DFT孔径分布。给出了表面积和孔体积的结果。显示了活性炭的微孔性质。 　　活性炭的孔体积和表面积增加，孔径分布没有明显变化。与未氧化碳样品相比，氧化碳的表面积和孔体积分别增加了约43%和35%。氧化和未氧化活性炭样品*大1nm 的微孔和2-4nm的中孔。数据还显示，氧化后毛孔变宽。微区增强，介孔范围(2-4nm)稍微降低。这可能是因为从容纳一个吸附层的孔宽到两个，两个层分别转换为三个。                                                                                                                                                                         吸附材料的表面积和孔体积。1:未氧化活性炭样品.二、氧化活性炭样品.1:未氧化活性炭样品.二、氧化活性炭样品.?DFT：分布孔径；BET：微孔材料的表面积表征

　　两种吸附剂的分形维数(D)由Frenkel-Halsey-Hill(FHH)模型计算。在650℃活性炭样品具有活性炭D = 2.1.分数维数。这表明表面非常粗糙或不规则。在用Na 2 CO 3表面改性时，分形维数减少(D = 2.2)。 　　这表明改性碳的结构随着小晶粒和交联结构的分解变得更加有序。对于这类试剂，混合碳的反应性大于微晶碳； 因此，交联碳主要被消耗掉。交联分解导致堵塞孔的释放，从而减少增加的表面积和孔体积。 　　硬度对活性炭去除硝酸盐的影响 　　共存离子是碳酸氢钙，通常在地下水中发现，并产生暂时的硬度。图2证明了这一点。在Ca(HCO 3)2在存在下，硝酸盐的去除率明显降低。这些物质的抑制作用可以归因于NO 3 -和HCO 3 -相同的离子结构。它们都是平的，而且都是平的N-O和C-O键之间的角度相同，等于120℃。可以合理地认为，HCO 3个 ˉ阴离子的竞争性吸附到相同的活性位点RS的表面上。  图2：使用1：活性炭硬度对去除硝酸盐的影响。 　　这些结果表明，由KMnO 改性活性炭比这些吸附剂中的任何一种都好得多或更好。这可能与吸附机制有关，包括离子交换和络合。

　　事实上，开发低成本吸附剂是减少各种化学工艺产生的大量废物和有毒废水的主要目标之一。从这个意义上说，高锰酸钾改性活性炭对水溶液中的硝酸盐和亚硝酸盐有很好的吸附能力。在这个问题上，研究了影响单组分体系中硝酸盐和亚硝酸盐离子去除的因素：温度，pH值、吸附剂浓度和活性炭剂量。在二元体系(NO 3和HCO 3)硬度对硝酸盐去除的抑制作用是指NO 3和HCO 在同一结构离子和系统中(NO 3和NO 2)由于竞争效应，硝酸盐吸附受到抑制，亚硝酸盐吸附受到协同吸附的促进。NOM当存在或不存在时，吸附能力相似，表明硝酸盐对碳表面的亲和力强于硝酸盐和NOM的吸附。