تحقیق در مورد تهیه کربن فعال از اسید فسفریک برای تصفیه شیرابه دفن زباله

اسید فسفریکبا فرمول شیمیایی H3PO4، یک اسید پلی پروتیک است که ویژگی های شیمیایی مشخصی از خود نشان می دهد. این مایع بی رنگ، بی بو و چسبناک است، محلول در آب و قادر به تشکیل چندین سری نمک است. قدرت اسیدی اسید فسفریک به غلظت آن بستگی دارد. محلول های رقیق شده ضعیف اسیدی هستند، در حالی که محلول های غلیظ تر اسیدی قوی تر هستند. به شدت با بازها، فلزات و اکسیدها واکنش می دهد و گرما آزاد می کند و فسفات های مربوطه را تشکیل می دهد. علاوه بر این، اسید فسفریک می‌تواند تحت واکنش‌های استریفیکاسیون با الکل‌ها و واکنش‌های کم‌آبی با کربوهیدرات‌ها قرار گیرد. این ویژگی ها به استفاده گسترده اسید فسفریک در صنایع مختلف از جمله کودها، افزودنی های غذایی و شوینده ها کمک می کند.

تحقیقات روی اسید فسفریک راه حلی سازگار با محیط زیست برای تصفیه شیرابه های دفن زباله ارائه می دهد

با توسعه اقتصاد و افزایش جمعیت شهری، تولید زباله جامد همچنان رو به افزایش است. روش دفن زباله یک فناوری دفع زباله جامد است که معمولا در داخل و خارج از کشور استفاده می شود. اما در طی فرآیند دفن زباله، مقدار زیادی شیرابه تولید خواهد شد. شیرابه به فاضلاب با غلظت بالا گفته می شود که در طی فرآیند دفن زباله به دلیل فرسایش تخمیر و بارش و خیساندن آب های سطحی و زیرزمینی فیلتر می شود. اگر این شیرابه ها مستقیماً بدون تصفیه مناسب تخلیه شوند، محیط زیست اکولوژیکی و سلامت انسان را به خطر خواهند انداخت. از آنجایی که برخی از مواد آلی به سختی در شیرابه تجزیه می شوند، روش های سنتی تصفیه بیولوژیکی برای تصفیه این نوع مواد آلی مناسب نیستند. بنابراین، فناوری‌های فیزیکوشیمیایی مانند تبادل یونی، فیلتراسیون غشایی و روش‌های جذب، مزایایی را در تصفیه شیرابه نشان داده‌اند. در سال های اخیر روش جذب کربن فعال توجه بسیاری از محققین را به خود جلب کرده است. علاوه بر این، این نوع کربن فعال تهیه شده از زیست توده زباله کشاورزی برای تصفیه فاضلاب به توسعه شیمی پایدار و حفاظت از محیط زیست کمک می کند. برای دستیابی به تصفیه کارآمد شیرابه با کربن فعال، درک مکانیسم تصفیه شیرابه بسیار مهم است. با این حال، مکانیسم تصفیه کربن فعال شیرابه هنوز نامشخص است. به طور خاص، تاثیر ساختار کربن فعال بر تصفیه شیرابه نیاز به مطالعه بیشتر دارد.

اسید فسفریک تولید شده توسط BLOOM Tech پشتیبانی محصول را برای این مطالعه فراهم کرد

اسید فسفریک به عنوان یک عامل فعال کننده برای تهیه کربن فعال دارای مزایای حداقل اثرات زیست محیطی و بازیابی آسان است. در اینجا، بیوچار فعال تهیه شده از پوسته برنج با فعال سازی اسید فسفریک با موفقیت برای تصفیه شیرابه های دفن زباله مورد استفاده قرار گرفت. پیش تیمارهای بعدی توسط NaOH و HCl سیلیس و خاکستر را به طور کامل از بیوچار حذف کردند که منجر به ایجاد ترک و باز شدن منافذ شد. علاوه بر این، اسید فسفریک به عنوان عامل فعال‌سازی می‌تواند کربن فعال را با گروه‌های فسفر فراوان روی سطح آماده کند. مطالعه حاضر بر تجزیه و تحلیل عملکرد نمونه‌های کربن تصفیه‌شده مختلف بر روی تصفیه شیرابه محل دفن زباله متمرکز بود و نقش احتمالی گونه‌های فسفر تشکیل‌شده در بیوچار فعال در تصفیه شیرابه را آشکار کرد. کاربرد مدل‌های جنبشی و ایزوترم‌های جذب برای تصفیه شیرابه روی بیوچار فعال‌شده با اسید فسفریک (H3PO{1}}بیوچار فعال شده) نیز مورد بحث قرار گرفت. این بینش های مهمی برای درک مکانیسم تصفیه کارآمد فاضلاب و تهیه بیوچار فعال شده با کارایی بالا با استفاده از پسماندهای کشاورزی ارائه کرد. علاوه بر این، استفاده از پسماندهای کشاورزی برای تهیه مواد کربنی با کارایی بالا در تصفیه شیرابه دفن زباله به مفهوم شیمی سبز پایدار پایبند است.

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٪) و NH{2}}N (100٪) نرخ حذف بالاتری دارند. مطالعات جنبشی نشان داده است که فرآیند تصفیه شیرابه با کربن فعال تهیه شده توسط فعال سازی اسید فسفریک با سینتیک شبه مرتبه دوم و مدل جذب لانگمویر مطابقت دارد. فرآیند جذب ابتدا با انتشار ذرات خارجی و سپس با انتشار ذرات داخلی کنترل می شود. در فرآیند تصفیه کربن فعال شیرابه، ترکیبات آلی اصلی جذب شده، مواد هیومیک اسید هستند و بر نقش گونه های فسفر تشکیل شده در کربن فعال تاکید می شود. گونه های فسفر تشکیل شده در کربن فعال می توانند به طور موثر ویژگی ها و ساختار کربن فعال را تنظیم و کنترل کنند، به طوری که ساختار میکرو متخلخل تشکیل شده در کربن فعال منجر به جذب مواد اسید هیومیک می شود. علاوه بر ویژگی‌های منافذ کربن فعال، پیوند هیدروژنی و برهم‌کنش‌های pp بین گونه‌های فسفر تشکیل‌شده در کربن فعال و گونه‌های اسید هیومیک به عنوان عوامل مهم در تصفیه مؤثر شیرابه یافت شدند. نتایج تحقیق فوق مکانیسم کربن فعال تهیه شده توسط فعال سازی اسید فسفریک برای تصفیه کارآمد شیرابه های دفن زباله را روشن می کند، امید است که سرنخ هایی برای تصفیه کارآمد فاضلاب در صنعت ارائه شود.

مواد

اسید فسفریک ارائه شده توسط Shaanxi BLOOM Tech Co., Ltd. Biochar از Chongqing Jinhuan Biomass Energy Co. Ltd در چین به دست آمد، جایی که پس از تبدیل پوسته برنج به روغن زیستی در دمای 400 درجه در یک راکتور بستر سیال تولید شد. NaOH (AR)، HCl (36٪ - 38٪) و H3PO4 (85٪) از کارخانه Chemical Regent Chengdu Kelong در چین بدون تصفیه بیشتر خریداری شدند. شیرابه محل دفن زباله از محل دفن زباله های جامد شهری در لودای، چنگدو، استان سیچوان، چین به دست آمد. قبل از استفاده، توسط یک غشای سدیم فیلتر شد.

نتیجه

کار حاضر عملکرد بیوچارهای فعال شده با اسید فسفریک از پوسته برنج را برای تصفیه شیرابه دفن زباله مورد مطالعه قرار داد تا کیفیت آن را به استانداردهای تخلیه برساند. جذب آلاینده ها از مدل ایزوترم لانگمویر و مدل های سینتیکی شبه مرتبه دوم پیروی می کند. گونه‌های فسفر بیوچار فعال نه تنها می‌توانند ویژگی‌های بافتی کربن را تنظیم و کنترل کنند، بلکه با گروه‌های عاملی اسید هیومیک در شیرابه از طریق هیدروژن تعامل دارند.