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

文献类型： 中文期刊

第一作者： 周文岩

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

作者机构：

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

期刊名称： 福建农业学报

ISSN： 1008-0384

年卷期： 2025 年 40 卷 008 期

页码： 857-866

收录情况： CSCD

摘要： [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 84h时,氨氮(ammonia nitrogen,NH4+-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 m2·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.

分类号： X703

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