活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　自然环境水中的高氮化合物是工业和农业生产造成的水生态问题。因此，必须考虑在环境中消除或减少氮化合物。活性炭吸附是去除有机和无机污染物的一种较好的方法，所以这期我们使用活性炭和几种化学改性后的活性炭以从水溶液中除去氨氮，以测试几种活性炭的性能。

　　现在，工业和农业生产的增加导致各种有机和无机污染物释放到环境中并释放到水中。氨氮是其中影响比较大的污染物之一。其中钢铁厂，肥料生产，精炼厂，食品生产工厂和玻璃工业大约每年释放4500万吨的氨氮到自然水中。因此，有必要考虑在自然环境中处理或降低氨氮的含量。传统的废水处理不能提供氮化合物所需的排放标准质量，并且当大量废水释放到水中时会引起严重的问题。所以开发新的处理方法很重要，我们使用不同的化学试剂(包括酸性H2 SO4)测试了活性炭和改性活性炭对氨氮吸附的性能，为以后的废水处理做参考。

　　实验方法

　　活性炭的制备：首先，称取5g粉状活性炭，并向该溶液中加入69mL H2 SO4和1.5g NaNO 3。然后，将9g KMnO 4缓慢加入溶液中，达到500cc的体积。在该步骤中将温度保持在20℃以下。然后，将溶液加热至35℃并在振荡器上磁力搅拌7小时。将溶液冷却至室温。此外，400毫升冰和3毫升过氧化氢(30%)加入到制备的溶液中。在(4000rpm和4小时)的条件下离心本溶液。最后，缓慢地从溶液中取出上清液。剩余的固体用200mL蒸馏水，盐酸(0.30)和200mL乙醇洗涤。之后，将样品干燥并将制备的溶液过筛(80目)。所有阶段，包括取样，储存和实验都是根据水和废水检测的标准方法进行的。

　　测试方法：在该研究中，分析不同的(pH：3,6,9)以确定两种吸附剂的最佳pH。检测吸附剂用量(1.5g)，恒定浓度的氨氮(l50mg L-1)和接触时间(5,10,20,30,60,90和120min)以确定改性活性炭去除氨氮的接触效果(时间和pH值)。在下一步中，在不同剂量的活性炭(0.5-1.5g)下分析吸附剂剂量的影响，以除去氨氮的初始浓度(150mg L-1)。考虑到氨氮挥发物的量为NH 3在碱性pH下。因此，为了实现纯吸附量，通过不同浓度(50,100和200mg L-1)和pH：9分析对照样品，以从吸附物量测量挥发性氨的量。

　　动力学反应的测定：为了确定反应动力学，在不同接触时间(2-120分钟)用恒定变量(pH：9和吸附剂剂量1.5g)进行实验。将得到的结果拟合为伪一级，伪二级和粒子穿透动力学模型。使用不同的改性和未改性的活性炭测定和分析吸附剂上吸附质组分的恒定速率。

　　实验结果

　　FTIR分析：FTIR分析确定了活性炭和改性活性炭上活性官能团的特征，如图1所示。

　　SEM分析：SEM图像用于观察吸附剂的表面物理形态，放大倍数为600,1500和3000图2显示了活性炭和改性活性炭的SEM图像。

　　pH值ZPC的测定：活性炭和改性活性炭的pH ZPC分别为6和5.6。pH ZPC的结果如图3所示。

　　接触时间对去除率的影响：接触时间对活性炭和改性活性炭的氨氮去除率的影响如图4所示。结果表明，在不同氨浓度下，通过增加接触时间2-120分钟，去除率增加。在接触时间的最初60分钟，分别通过改性和未改性的吸附剂除去超过0.80和0.50%的氨氮。

　　活性炭改性后吸附剂表面孔隙数量出现明显变化。随着吸附剂用量的增加和吸附质浓度的降低，氨氮的去除量增加。氨在pH为3-9的期间去除率增加。与活性炭相比，改性活性炭的去除率更令人满意。而且，与活性炭相比，改性活性炭显示出更高的吸附容量。两种吸附剂的氨去除率随溶液pH值的增加而增加。它与吸附剂表面有关，其在高于pH zpc的pH下具有负电荷氨分类为阳离子化合物，在吸收剂和目标污染物之间产生静电吸引力，结果，去除率增加。pH值比pH zpc小的pH值导致吸附剂表面的正电荷增加，从而在吸附剂和阳离子污染物之间产生排斥力，从而导致氨去除率降低。

　　结果表明活性炭和改性活性炭在碱性pH下的去除率更高，吸附反应达到120 min。随着氨氮的初始浓度和吸收剂剂量的增加，去除率增加。结果证实，改性活性炭由于其高吸附能力，可以用作水和废水中氨氮处理的合适吸附剂。

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