Fosforo rūgštis, kurios cheminė formulė H3PO4, yra poliprotinė rūgštis, kuri pasižymi skirtingomis cheminėmis savybėmis. Tai bespalvis, bekvapis ir klampus skystis, tirpus vandenyje ir galintis sudaryti daugybę druskų. Fosforo rūgšties rūgštingumas priklauso nuo jos koncentracijos; praskiesti tirpalai yra silpnai rūgštūs, o koncentruoti – stipriau. Jis energingai reaguoja su bazėmis, metalais ir oksidais, išskirdamas šilumą ir sudarydamas atitinkamus fosfatus. Be to, fosforo rūgštis gali vykti esterinimo reakcijas su alkoholiais ir dehidratacijos reakcijas su angliavandeniais. Šios savybės prisideda prie plačiai paplitusio fosforo rūgšties naudojimo įvairiose pramonės šakose, įskaitant trąšas, maisto priedus ir ploviklius.
Fosforo rūgšties tyrimai yra aplinkai draugiškesnis sprendimas sąvartynų filtratui valyti
Plėtojant ekonomikai ir daugėjant miestų gyventojų, kietųjų atliekų gamyba ir toliau didėja. Sąvartyno metodas yra kietųjų atliekų šalinimo technologija, plačiai naudojama šalyje ir užsienyje. Tačiau sąvartyno proceso metu susidarys didelis filtrato kiekis. Išplovimas – tai didelės koncentracijos nuotekos, išfiltruotos sąvartyno proceso metu dėl fermentacijos ir kritulių erozijos bei paviršinio ir požeminio vandens įmirkimo. Jei šie filtratai bus tiesiogiai išleidžiami be tinkamo apdorojimo, jie kels grėsmę ekologinei aplinkai ir žmonių sveikatai. Kadangi filtrate yra sunkiai skaidomų organinių medžiagų, tradiciniai biologinio valymo metodai netinka tokio tipo organinėms medžiagoms apdoroti. Todėl fizikinės ir cheminės technologijos, tokios kaip jonų mainai, membraninis filtravimas ir adsorbcijos metodai, parodė filtrato valymo pranašumus. Pastaraisiais metais aktyvintos anglies adsorbcijos metodas patraukė daugelio tyrinėtojų dėmesį. Be to, tokia aktyvuota anglis, paruošta iš žemės ūkio atliekų biomasės nuotekoms valyti, yra palanki tvarios chemijos plėtrai ir aplinkos apsaugai. Norint pasiekti efektyvų filtrato valymą aktyvuota anglimi, labai svarbu suprasti filtrato valymo mechanizmą. Tačiau aktyvuotos anglies filtrato valymo mechanizmas vis dar neaiškus. Visų pirma reikia toliau tirti aktyvintos anglies struktūros poveikį filtrato valymui.
BLOOM Tech pagaminta fosforo rūgštis suteikė produkto palaikymą šiam tyrimui
Fosforo rūgštis, kaip aktyvinamoji medžiaga ruošiant aktyvintąją anglį, turi minimalų poveikį aplinkai ir lengvą regeneravimą. Sąvartyno filtratui valyti sėkmingai panaudotos aktyvintos bioanglys, gautos iš ryžių lukštų aktyvinant fosforo rūgštimi. Vėlesni išankstiniai apdorojimai NaOH ir HCl kruopščiai pašalino silicio dioksidą ir pelenus iš bioanglies, todėl atsirado įtrūkimų ir atsivėrė poros. Be to, fosforo rūgštis, kaip aktyvinimo regentas, gali paruošti aktyvuotą anglį, kurios paviršiuje yra daug fosforo grupių. Šiame tyrime daugiausia dėmesio buvo skiriama įvairiai apdorotų anglies mėginių efektyvumui valant sąvartyno filtratą analizuoti, atskleidžiant galimą fosforo rūšių, susidarančių aktyvintoje bioanglyje, vaidmenį valont filtratą. Taip pat buvo aptartas kinetinių modelių ir adsorbcijos izotermų pritaikymas fosforo rūgštimi aktyvintos bioanglies (H3PO4-aktyvintos bioanglies) filtratui. Tai suteikė svarbių įžvalgų suprasti efektyvų nuotekų valymo mechanizmą ir paruošti aukštos kokybės aktyvintąją bioanglį, naudojant žemės ūkio atliekų likučius. Be to, žemės ūkio atliekų likučių panaudojimas didelio efektyvumo anglies medžiagai ruošti, apdorojant sąvartynų filtratą, atitiko tvarios žaliosios chemijos koncepciją.
Luo Yiping, a postdoctoral fellow at the Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences (co-supervisor: researcher Liu Xiaofeng), conducted research on the treatment of landfill leachate with activated carbon prepared from rice husk residue using phosphoric acid as an activator. By evaluating the color, pollutant removal rate, COD removal rate and NH4+-N removal rate of the leachate, the performance of carbon samples prepared by different treatment methods in leachate treatment was investigated. It was found that activated carbon prepared by phosphoric acid activation was more effective in treating landfill leachate than carbon samples prepared without phosphoric acid activation. When the mass ratio of phosphoric acid to carbon is greater than 2, the prepared activated carbon shows better performance in the leachate treatment process, namely chroma (100%), pollutants (>90 %), COD (~80 %) ir NH4+-N (100 %) pašalinimo rodiklis didesnis. Kinetiniai tyrimai parodė, kad filtrato apdorojimas aktyvuota anglimi, paruošta aktyvinant fosforo rūgštį, atitinka pseudo-antros eilės kinetiką ir Langmuir adsorbcijos modelį. Adsorbcijos procesas pirmiausia kontroliuojamas išorine dalelių difuzija, o vėliau - vidine dalelių difuzija. Aktyvintosios anglies filtrato valymo procese pagrindiniai adsorbuojami organiniai junginiai yra humino rūgšties medžiagos, akcentuojamas aktyvintoje anglyje susidarančių fosforo rūšių vaidmuo. Aktyvintoje anglyje susidarančios fosforo rūšys gali efektyviai reguliuoti ir kontroliuoti aktyvintosios anglies charakteristikas ir struktūrą, kad aktyvintoje anglyje susidariusi mikroporinė struktūra būtų palanki humino rūgšties medžiagų adsorbcijai. Be aktyvuotos anglies porų charakteristikų, buvo nustatyta, kad vandenilio jungtis ir pp sąveika tarp aktyvintoje anglyje susidarančių fosforo rūšių ir humuso rūgšties rūšių yra svarbūs veiksniai efektyviam filtrato valymui. Aukščiau pateikti tyrimo rezultatai paaiškina aktyvintosios anglies, gaunamos aktyvinant fosforo rūgštį, mechanizmą, skirtą efektyviam sąvartyno filtratui valyti, tikintis suteikti užuominų efektyviam nuotekų valymui pramonėje.
Medžiagos
Fosforo rūgštis, kurią siūlo Shaanxi BLOOM Tech Co., Ltd. Biochar buvo gauta iš Chongqing Jinhuan Biomass Energy Co. Ltd Kinijoje, kur ji buvo pagaminta po ryžių lukštų pavertimo biologiniu aliejumi 400 laipsnių temperatūroje verdančiojo sluoksnio reaktoriuje. NaOH (AR), HCl (36–38%) ir H3PO4 (85%) buvo įsigyti iš Chengdu Kelong Chemical Regent Factory Kinijoje be tolesnio valymo. Sąvartyno filtratas buvo gautas iš komunalinių kietųjų atliekų sąvartyno Luodai mieste, Čengdu, Sičuano provincijoje, Kinijoje. Prieš naudojimą jis filtruojamas natrio membrana.
Išvada
Šiame darbe buvo tiriamas fosforo rūgštimi aktyvuotų bioanglių iš ryžių lukštų veikimas, skirtas sąvartyno filtratui valyti, siekiant, kad jo kokybė atitiktų išmetimo standartus. Teršalų adsorbcija buvo vykdoma pagal Langmuir izotermos modelį ir pseudo-antros eilės kinetikos modelius. Aktyvintos bioanglies fosforo rūšys galėjo ne tik reguliuoti ir kontroliuoti anglies tekstūrines savybes, bet ir per vandenilį sąveikauti su išplove esančiomis humino rūgšties funkcinėmis grupėmis.