竹炭交联壳聚糖铜对低温水中氨氮的去除研究

李春颖¹，魏利²，薛滨夏³

1. 哈尔滨商业大学能源与建筑工程学院2. 哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室3. 哈尔滨工业大学建筑学院

摘 要：为了解决北方低温低浊水中的超标氨氮和去除难度大的问题,利用吸附法,以硝酸改性竹炭与戊二醛交联壳聚糖铜为原料,用5%的海藻酸钠交联法控制反应条件,制备出竹炭壳聚糖铜吸附剂.通过SEM,IR和BET对材料的形貌、结构、比表面积和化学组成等物化性能进行表征.通过其对水中氨氮（NH₃-N）的静态吸附试验,考察其对氨氮的吸附效果及吸附规律,并利用密度泛函理论模拟吸附过程,推断竹炭交联壳聚糖铜对氨氮的吸附机理.结果表明,当吸附剂的用量为1 g/L,pH值为8,温度为5℃,吸附时间为80 min,搅拌速度为165 r/min,初始氨氮浓度为5 mg/L时,氨氮的去除率可以达到80%左右,基本达到了国家的生活饮用水对氨氮的浓度要求.其中竹炭交联壳聚糖铜的比表面积为157.78 m²/g,主要以微孔吸附为主,且微孔占总孔比表面积的90%以上,改性效果较好.将酸改性竹炭作为基体可使戊二醛交联壳聚糖的六元环骨架变强,碳网平面更加坚固,同时铜离子对氨氮具有化学螯合作用,更有益于对氨氮的吸附.吸附剂对氨氮的吸附符合拟一级动力学模型.密度泛函理论揭示了竹炭的协同作用一方面提高了对氨氮的吸附量,另一方面也促进了吸附的稳定性.

关键词：竹炭交联壳聚糖铜;低温低浊水;氨氮;吸附;密度泛函理论;