锆-十六烷基三甲基氯化铵改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附特性

采用锆(Zr)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对活性炭进行联合改性,考察了所制备的Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附去除作用,并探讨了相关的吸附去除机制. 结果表明,Zr-CTAC 改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐均具备较好的吸附去除能力. Zr-CTAC 改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐吸附动力学过程满足准二级动力学模型. Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich (D-R)等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐的等温吸附过程,Langmuir和D-R等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中磷酸盐等温吸附过程,通过Langmuir模型计算得到吸附剂对硝酸盐和磷酸盐的最大单位吸附量分别为7.58 mg·g-1和10.9 mg·g-1. 高的pH会抑制Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附. 水中共存的Cl-、HCO3-和SO42-等阴离子均会抑制Zr-CTAC 改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐的吸附,且对吸附硝酸盐的抑制作用较强而对吸附磷酸盐的抑制作用较弱. 水中共存的磷酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附硝酸盐的抑制作用较强,而水中共存的硝酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附磷酸盐的抑制作用较弱. 1 mol·L-1 NaCl 溶液可以使90%左右被吸附到Zr-CTAC 改性活性炭表面上的硝酸盐解吸下来. 1 mol·L-1的NaOH溶液可以使78%左右被吸附到Zr-CTAC 改性活性炭表面上的磷酸盐解吸下来. Zr-CTAC 改性活性炭对硝酸盐的吸附机制主要包括阴离子交换作用和静电吸引作用,对磷酸盐的吸附机制主要包括配位体交换作用、阴离子交换作用和静电吸引作用. 上述结果说明Zr-CTAC改性活性炭适合作为一种吸附剂去除废水中的硝酸盐和磷酸盐