硝酸鹽污染對(duì)飲用水供應(yīng)造成嚴(yán)重威脅并導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化。在多種硝酸鹽的去除方法中,吸附法較為簡(jiǎn)單、方便�；钚蕴烤哂旋嫶蟮谋缺砻娣e和發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)且表面的官能團(tuán)種類(lèi)豐富,因此是應(yīng)用廣泛的吸附劑。但活性炭吸附具有無(wú)選擇性,通過(guò)在活性炭表面負(fù)載金屬改性,可以提高活性炭對(duì)硝酸鹽的吸附能力。給水廠污泥中含有大量的鐵、鋁元素,可以利用給水廠污泥中的鐵/鋁對(duì)活性炭進(jìn)行金屬負(fù)載改性,以提高其對(duì)硝酸鹽的吸附能力。本研究利用鹽酸溶解給水廠污泥中的鐵、鋁并對(duì)活性炭進(jìn)行改性,考察改性活性炭對(duì)硝酸鹽的吸附性能。在制備改性活性炭的過(guò)程中,通過(guò)條件優(yōu)化試驗(yàn),探究改性活性炭的最優(yōu)改性條件。同時(shí),通過(guò)XRF、BET、FTIR和Zeta電位等分析手段探究活性炭改性前后的微觀變化,并通過(guò)吸附影響因素試驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)模型分析改性活性炭對(duì)硝酸鹽的吸附機(jī)理。改性條件優(yōu)化試驗(yàn)表明,污泥溶液的pH較低時(shí),污泥中的金屬離子溶解的效果更好。試驗(yàn)使用400ml的1+9鹽酸稀釋至1L用以溶解100g給水廠污泥,將酸溶解的水廠污泥溶液靜置3d后取上清液作改性溶劑,使用污泥溶液的上清液改性可以減少污泥內(nèi)雜質(zhì)對(duì)改性效果的影響。制備改性活性炭的最優(yōu)... 

【文章來(lái)源】：北京建筑大學(xué)北京市

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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技術(shù)路線圖

第3章改性活性炭的制備及條件優(yōu)化的試驗(yàn)研究17第3章改性活性炭的制備及條件優(yōu)化的試驗(yàn)研究本章主要對(duì)兩種改性活性炭（氯化鋅改性和水廠污泥改性）的制備方法和優(yōu)化條件進(jìn)行分析，對(duì)比了原活性炭和改性活性炭對(duì)硝酸鹽氮的吸附特性，并對(duì)改性條件和吸附條件中的影響因素進(jìn)行分析。3.1不同因素對(duì)溶解水廠污泥的影響水廠污泥改性活性炭是以活性炭為原料，負(fù)載上從水廠污泥中溶解出的金屬離子。在這個(gè)過(guò)程中，為使污泥中的金屬離子充分溶解出來(lái)，試驗(yàn)探究了溶液pH、污泥形態(tài)等因素的影響，具體試驗(yàn)步驟如2.3.2所述。溶解后的水廠污泥溶液如圖3-1所示。(a)(b)(c)圖3-1水廠污泥溶液(a)懸濁液(b)上清液(c)沉淀Fig.3-1Sludgesolutionofwatertreatmentresidual(a)Suspension(b)Supernatant(c)precipitation為對(duì)比不同處理?xiàng)l件下的溶解水廠污泥的處理效果，溶解污泥后進(jìn)行活性炭改性試驗(yàn)和吸附硝酸鹽氮試驗(yàn)�；钚蕴扛男栽囼�(yàn)的具體步驟如下：在250mL的具塞錐形瓶中加入固定體積的污泥溶液，然后加入去離子水稀釋至100mL，加入2.0g改性活性炭。25℃的條件下，放入恒溫水浴振蕩器中以120rpm的速度下震蕩12h，然后用去離子水沖洗活性炭3-4次，在105℃下烘干4h。吸附硝酸鹽氮試驗(yàn)具體步驟如2.3.1所述。在活性炭改性試驗(yàn)中，由于污泥中含有多種金屬離子，難以用溶液濃度來(lái)表示溶液的成分含量，本試驗(yàn)中均以溶液體積作為變量，用以分析污泥溶液濃度對(duì)改性活性炭的影響。試驗(yàn)結(jié)果如表3-1所示。為確定兩種改性方法對(duì)活性炭的改良效果，實(shí)驗(yàn)對(duì)照組為未改性的原始活性炭吸附硝酸鹽氮，具體步驟同2.3.1所述。

這是由于活性炭在負(fù)載金屬改性的過(guò)程中，活性炭表面的酸性含氧官能團(tuán)上的酸性吸附位點(diǎn)被金屬離子占據(jù)，酸性含氧官能團(tuán)的減少導(dǎo)致改性活性炭的pHzpc升高[77]�；钚蕴勘砻娴乃嵝院豕倌軋F(tuán)主要有羧基、內(nèi)酯基、酚羥基等，其中羧基的酸性最強(qiáng)，對(duì)吸附金屬離子發(fā)揮重要作用，主要吸附機(jī)理為靜電引力吸附和酸性基團(tuán)上H+與金屬離子交換吸附[78]。Rios等研究表明[79]，羧基與金屬離子通過(guò)螯合反應(yīng)相連接，使金屬離子吸附在活性炭表面，螯合反應(yīng)示意圖如圖4-8所示，螯合反應(yīng)方程式如下所示：+M(COOH)(COOH)M+Hnnnn（4-1）圖4-8Rios等[79]研究提出的螯合反應(yīng)示意圖Fig.4-8SchematicdiagramofchelationreactionproposedbyRiosetal.

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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