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活性炭降低魚塘水中氨含量
在淡水魚養(yǎng)殖活動中,水質(zhì)往往成為養(yǎng)殖者最關(guān)心的問題,因為它影響魚類的生理健康并影響池塘的整體生產(chǎn)力。為了實現(xiàn)可持續(xù)和高產(chǎn)的水產(chǎn)養(yǎng)殖,了解和管理養(yǎng)殖池塘的水質(zhì)非常重要。氨(NH3)是水中存在的化合物之一,如果濃度過高,會變得有毒性,給養(yǎng)魚戶帶來問題。本研究旨在使用的活性炭吸附劑降低氨(NH3)水平。
水質(zhì)最重要的參數(shù)之一是池塘中的氨水平。氨是一種氮化合物,如果在水產(chǎn)養(yǎng)殖水中高濃度存在,可能對魚類有毒。淡水中的氨含量可能來自多種來源,包括魚類廢物、未消耗的飼料和魚類新陳代謝。水中高氨含量會導(dǎo)致淡水魚養(yǎng)殖出現(xiàn)各種問題,例如氨毒性導(dǎo)致的生長抑制和魚類應(yīng)激,這會嚴重影響?zhàn)B魚戶的經(jīng)濟。建議將0.02 mg/L的氨氮濃度作為海水養(yǎng)殖的安全限值,而將0.2mg/L的氨氮濃度視為淡水養(yǎng)殖的限值。
為了解決當前的問題,已經(jīng)進行了大量的實驗,其中吸附是所采用的方法之一。由于其簡單、有效且經(jīng)濟實惠,吸附被認為是一種早期且高效的方法。人們已經(jīng)探索了各種類型的吸附劑來降低水中的氨含量,包括活性炭、螯合材料、沸石、生物吸附劑、MOF和類似物質(zhì)];钚蕴渴翘蓟牧系囊粋子集,經(jīng)常用作吸附劑,并具有特定的優(yōu)點,例如巨大的表面積、復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)、卓越的吸附能力、多功能的化學(xué)穩(wěn)定性和官能團。
活性炭的制備
果殼用作生產(chǎn)活性炭的原料。在果殼廢料的合成過程中,第一步是將殼在陽光下干燥3小時。然后將干燥的果殼在350℃的溫度下碳化2小時。隨后使用研缽將碳化的果殼研磨成粉末,然后過100目篩。樣品制備首先稱量肉豆蔻殼粉末和預(yù)定的1M-HCl溶液。接下來,用1M-HCl溶液將粉末活化24小時;罨,活性炭過濾并用蒸餾水洗滌,直至pH值變?yōu)橹行浴R坏﹑H值為中性,活性炭就會在110℃的溫度下煅燒1小時。煅燒后,來自肉豆蔻殼的碳在惰性氣體氣氛(氮氣)中在600℃、650℃和700℃的溫度下退火2小時。然后用蒸餾水洗滌所得結(jié)果以除去金屬化合物。氨(NH3)水平降低最多的樣品將根據(jù)下面的圖1進行表征。
圖1:活性炭制備方案。
活性炭吸附氨(NH3)的研究
從測試結(jié)果可以看出,在700℃溫度下,吸附劑質(zhì)量為6g,濃度為0.2mg/L,降低百分比為90%。氨(NH3)濃度的降低與質(zhì)量變化的增加和活化溫度的升高成正比。吸附劑質(zhì)量越大且溫度越高,氨(NH3)濃度降低得越多。在圖2中,顯示了活性炭的吸附容量值。因此,可以得出結(jié)論,吸附劑質(zhì)量為2g、溫度為700℃時達到最高吸附容量,即0.06 mg/g。然而,盡管700℃下6g吸附劑質(zhì)量顯示出氨(NH3)濃度百分比降低,但與700℃下2g吸附劑質(zhì)量相比,其吸附容量仍然較低,為0.03mg/g。這是由于NH3吸附過程是由分子間相互作用驅(qū)動的,例如靜電引力、氫鍵、范德華相互作用等。此外,結(jié)果表明,源自肉豆蔻殼的活性炭可以有效降低氨(NH3)水平。那么活性炭具有良好的穩(wěn)定性,并通過吸附容量值證明。
圖2:活性炭吸附能力圖。
形態(tài)和元素組成分析
掃描電子顯微鏡-電子色散X射線(SEM-EDX)是用于各類材料形態(tài)和化學(xué)表征的重要分析儀器。SEM-EDX元素圖通常作為圖像使用和處理,從而展平和減少EDX數(shù)據(jù)中包含的光譜信息。SEM分析結(jié)果表明活性炭顆粒呈不規(guī)則排列且分散。此外,樣品中發(fā)生團聚,形成具有相對低多孔表面的球形形狀。這將影響吸附能力的有效性,如圖3a所示。
圖3:(a)活性炭的形態(tài)結(jié)構(gòu),(b)元素C、O和Co的分布圖,(c)樣品中元素組成值表,(d)樣品中元素組成值圖。
此外,EDX分析結(jié)果表明碳含量高(C=79.78%)和化學(xué)結(jié)合氧(O=19.75%),如圖1和2所示。5c和5d。還存在少量鈷(Co=0.46%),它是在碳化過程中出現(xiàn)的并且沒有得到最佳轉(zhuǎn)化,并且樣品洗滌過程也不是最佳的。下圖中,顯示了樣品的元素分布圖,其中碳為紅色,氧為綠色,鈷為藍色,分布均勻,如圖3b所示。這會影響吸附孔隙結(jié)構(gòu)的形成。
活性炭降低魚塘水中氨含量,發(fā)現(xiàn)使用活性炭的吸附機制主要由靜電吸引和離子交換驅(qū)動。吸附能力的高低通常受到每種材料的表面積和孔徑的影響。然而,表面狀況并不是影響吸附的唯一因素。另一個可能影響它的因素是材料上官能團的可用性不斷增加。官能團在吸附中的重要性已在其他研究中得到闡明。使用 HCl 在活性炭上的吸附機制涉及HCl中存在的離子協(xié)助轉(zhuǎn)化為二氧化碳、碳酸鹽和其他碳化合物。這有助于增強孔隙結(jié)構(gòu)和表面積,這是提高氨(NH3)吸附能力的重要因素。此外,與其他研究相比,活性炭對氨(NH3)的吸附表現(xiàn)出良好的吸附性能。
文章標簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質(zhì)活性炭,木質(zhì)活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.推薦資訊
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