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活性炭催化臭氧处理畜禽养殖模拟污水氨氮的效果及机制研究
1
作者
周文岩
彭焕龙
+10 位作者
杨铭晖
郑燕玲
卢钰升
石超宏
李雅莹
王丹
刘冲
张坤
徐培智
顾文杰
解开治
《福建农业学报》
北大核心
2025年第8期857-866,共10页
【目的】探明粉末活性炭(powdered activated carbon,PAC)与颗粒活性炭(granular activated carbon,GAC)催化臭氧氧化技术对高浓度畜禽养殖污水中氨氮的去除效果及作用机制。【方法】通过优化pH和反应时间等工艺参数,结合比表面积分析(b...
【目的】探明粉末活性炭(powdered activated carbon,PAC)与颗粒活性炭(granular activated carbon,GAC)催化臭氧氧化技术对高浓度畜禽养殖污水中氨氮的去除效果及作用机制。【方法】通过优化pH和反应时间等工艺参数,结合比表面积分析(brunauer-emmett-teller,BET)、扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、能量色散光谱(energy dispersive spectroscopy,EDS)、红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)及电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)等手段表征催化剂理化性质,并基于自由基反应机制分析,揭示了氨氮去除的关键影响因素与作用规律。【结果】碱性条件(pH=10)显著促进羟基自由基(hydroxyl radical,·OH)生成,PAC催化臭氧氧化在pH=10、投加量40 g·L−1、反应84 h时,氨氮(ammonia nitrogen,NH_(4)^(+)-N)去除率高达99.6%,总氮(total nitrogen,TN)去除率达73.6%,显著优于GAC组。表征分析结果显示,PAC较GAC有更高比表面积(238.00 m^(2)·g^(-1))、发达的微孔结构(孔容0.082 cm3·g^(-1))及丰富的表面含氧官能团(O-H、C-O)。电子顺磁共振检测结果证实,PAC组自由基产量较空白组提高5倍以上且持续更久(>60 min)。此外,反应时间延长可优化孔隙结构动态变化,增强传质与催化活性。【结论】PAC通过吸附-催化协同作用提高臭氧活化效率,在处理畜禽养殖污水高浓度氨氮过程中发挥重要作用。
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关键词
畜禽养殖污水
粉末活性炭
颗粒活性炭
催化臭氧高级氧化
氨氮
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职称材料
题名
活性炭催化臭氧处理畜禽养殖模拟污水氨氮的效果及机制研究
1
作者
周文岩
彭焕龙
杨铭晖
郑燕玲
卢钰升
石超宏
李雅莹
王丹
刘冲
张坤
徐培智
顾文杰
解开治
机构
甘肃
农业
大学
资源与
环境
学院
广东省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部南方植物营养与肥料重点试验室/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点试验室
出处
《福建农业学报》
北大核心
2025年第8期857-866,共10页
基金
广东省农业科学院协同创新中心课题(XT202306)
广东省农业科学院科技人才引进或培养专项资金(R2021YJ-YB1003)
+1 种基金
广东省乡村振兴战略专项资金(2025TS-3)
广东省现代农业产业技术体系创新团队建设项目(2024CXTD17)。
文摘
【目的】探明粉末活性炭(powdered activated carbon,PAC)与颗粒活性炭(granular activated carbon,GAC)催化臭氧氧化技术对高浓度畜禽养殖污水中氨氮的去除效果及作用机制。【方法】通过优化pH和反应时间等工艺参数,结合比表面积分析(brunauer-emmett-teller,BET)、扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)、能量色散光谱(energy dispersive spectroscopy,EDS)、红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)及电子顺磁共振(electron paramagnetic resonance,EPR)等手段表征催化剂理化性质,并基于自由基反应机制分析,揭示了氨氮去除的关键影响因素与作用规律。【结果】碱性条件(pH=10)显著促进羟基自由基(hydroxyl radical,·OH)生成,PAC催化臭氧氧化在pH=10、投加量40 g·L−1、反应84 h时,氨氮(ammonia nitrogen,NH_(4)^(+)-N)去除率高达99.6%,总氮(total nitrogen,TN)去除率达73.6%,显著优于GAC组。表征分析结果显示,PAC较GAC有更高比表面积(238.00 m^(2)·g^(-1))、发达的微孔结构(孔容0.082 cm3·g^(-1))及丰富的表面含氧官能团(O-H、C-O)。电子顺磁共振检测结果证实,PAC组自由基产量较空白组提高5倍以上且持续更久(>60 min)。此外,反应时间延长可优化孔隙结构动态变化,增强传质与催化活性。【结论】PAC通过吸附-催化协同作用提高臭氧活化效率,在处理畜禽养殖污水高浓度氨氮过程中发挥重要作用。
关键词
畜禽养殖污水
粉末活性炭
颗粒活性炭
催化臭氧高级氧化
氨氮
Keywords
simulated livestock and poultry farm wastewater
powdered activated carbon
granular activated carbon
catalytic ozone advanced oxidation
ammonia nitrogen
分类号
X703 [环境科学与工程—环境工程]
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职称材料
题名
作者
出处
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被引量
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1
活性炭催化臭氧处理畜禽养殖模拟污水氨氮的效果及机制研究
周文岩
彭焕龙
杨铭晖
郑燕玲
卢钰升
石超宏
李雅莹
王丹
刘冲
张坤
徐培智
顾文杰
解开治
《福建农业学报》
北大核心
2025
0
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