Fosforna kiselina, sa hemijskom formulom H3PO4, je poliprotična kiselina koja pokazuje različite hemijske karakteristike. To je bezbojna, viskozna tečnost bez mirisa, rastvorljiva u vodi i sposobna da formira višestruke serije soli. Kiselinska snaga fosforne kiseline zavisi od njene koncentracije; razrijeđeni rastvori su slabo kiseli, dok su koncentrirani jače kiseli. Snažno reaguje sa bazama, metalima i oksidima, oslobađajući toplotu i formirajući odgovarajuće fosfate. Dodatno, fosforna kiselina može biti podvrgnuta reakcijama esterifikacije s alkoholima i reakcijama dehidracije s ugljikohidratima. Ova svojstva doprinose širokoj upotrebi fosforne kiseline u raznim industrijama, uključujući đubriva, aditive za hranu i deterdžente.
Istraživanja fosforne kiseline pružaju ekološki prihvatljivije rješenje za tretiranje procjednih voda na deponijama
Sa razvojem privrede i povećanjem urbanog stanovništva, proizvodnja čvrstog otpada nastavlja da raste. Metoda deponije je tehnologija odlaganja čvrstog otpada koja se obično koristi u zemlji i inostranstvu. Međutim, tokom procesa deponije će se proizvoditi velika količina procjedne vode. Procjedne vode se odnose na kanalizaciju visoke koncentracije koja se filtrira tokom procesa deponije zbog erozije fermentacije i padavina, te natapanja površinskih i podzemnih voda. Ako se ove procjedne vode direktno ispuštaju bez odgovarajućeg tretmana, one će predstavljati prijetnju ekološkoj okolini i ljudskom zdravlju. Budući da postoje neke organske tvari koje se teško razgrađuju u procjednoj vodi, tradicionalne metode biološke obrade nisu prikladne za tretman ove vrste organskih tvari. Stoga su fizičko-hemijske tehnologije kao što su jonska izmjena, membranska filtracija i metode adsorpcije pokazale prednosti u tretmanu procjednih voda. Posljednjih godina, metoda adsorpcije aktivnog ugljena privukla je pažnju mnogih istraživača. Štaviše, ova vrsta aktivnog uglja pripremljenog od biomase poljoprivrednog otpada za tretman otpadnih voda pogoduje razvoju održive hemije i zaštiti životne sredine. Da bi se postigao efikasan tretman procednih voda aktivnim ugljem, veoma je važno razumeti mehanizam tretmana procednih voda. Međutim, mehanizam za tretiranje procjedne vode aktivnim ugljem je još uvijek nejasan. Posebno, utjecaj strukture aktivnog ugljena na tretman procjednih voda zahtijeva dalje proučavanje.
Fosforna kiselina koju proizvodi BLOOM Tech pružila je podršku za ovu studiju
Fosforna kiselina kao aktivacijski agens za pripremu aktivnog ugljena ima prednosti minimalnog utjecaja na okoliš i lakog oporavka. Ovdje su aktivirani biougljevi pripremljeni od pirinčane ljuske aktivacijom fosfornom kiselinom uspješno korišteni za tretman procjednih voda sa deponije. Posljedični predtretmani NaOH i HCl temeljito su uklonili silicijum i pepeo iz biouglja, što je dovelo do pukotina i otvaranja pora. Štaviše, fosforna kiselina kao regent za aktivaciju mogla bi pripremiti aktivni ugljen sa obilnim fosfornim grupama na površini. Ova studija se fokusirala na analizu učinka različito tretiranih uzoraka ugljika na tretmanu procjednih voda na deponiji, otkrivajući moguće uloge fosfornih vrsta formiranih u aktiviranom biouglju u tretmanu procjednih voda. Diskutovano je i o primjenjivosti kinetičkih modela i izotermi adsorpcije za tretman procjednih voda na biougljenu aktiviranom fosfornom kiselinom (H3PO{1}}aktiviranom biouglju). Pružio je važne uvide za razumijevanje efikasnog mehanizma tretmana otpadnih voda i pripremu aktiviranog biouglja visokih performansi korištenjem ostataka poljoprivrednog otpada. Osim toga, korištenje ostataka poljoprivrednog otpada za pripremu visokoučinkovitog ugljičnog materijala u tretmanu procjednih voda na deponijama pridržavalo se koncepta održive zelene hemije.
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%) i NH4+-N (100%) ima veću stopu uklanjanja. Kinetičke studije su pokazale da je proces obrade procjednih voda aktivnim ugljenom pripremljenim aktivacijom fosfornom kiselinom u skladu s kinetikom pseudo-drugog reda i Langmuir adsorpcionim modelom. Proces adsorpcije se prvo kontroliše eksternom difuzijom čestica, a zatim unutrašnjom difuzijom čestica. U procesu obrade procjednih voda aktivnim ugljem, glavni adsorbirani organski spojevi su tvari huminske kiseline, a naglašava se uloga fosfornih vrsta koje nastaju u aktivnom uglju. Fosforne vrste formirane u aktivnom uglju mogu efikasno prilagoditi i kontrolirati karakteristike i strukturu aktivnog ugljena, tako da mikroporozna struktura formirana u aktivnom uglju pogoduje adsorpciji supstanci huminske kiseline. Pored karakteristika pora aktivnog uglja, utvrđeno je da su vodonične veze i pp interakcije između vrsta fosfora formiranih u aktivnom uglju i vrsta huminske kiseline važni faktori u efikasnom tretmanu procednih voda. Navedeni rezultati istraživanja pojašnjavaju mehanizam aktivnog uglja pripremljenog aktivacijom fosfornom kiselinom za efikasan tretman deponijskih procjednih voda, nadajući se da će dati tragove za efikasan tretman otpadnih voda u industriji.
Materijali
Fosforna kiselina koju nudi Shaanxi BLOOM Tech Co., Ltd. Biougljev je dobijen od Chongqing Jinhuan Biomass Energy Co. Ltd u Kini, gdje je proizveden nakon konverzije pirinčane ljuske u bio-ulje na 400 stupnjeva u reaktoru s fluidiziranim slojem. NaOH (AR), HCl (36%–38%) i H3PO4 (85%) su kupljeni od Chengdu Kelong Chemical Regent Factory u Kini bez daljeg prečišćavanja. Procedne vode sa deponije dobijene su sa deponije komunalnog čvrstog otpada u Luodaiju, Čengdu, provincija Sečuan, Kina. Prije upotrebe filtriran je natrijum membranom.
Zaključak
Ovaj rad proučavao je učinak biougljeva iz rižinih ljuski aktiviranih fosfornom kiselinom za tretman procjednih voda sa deponije, kako bi se njihov kvalitet doveo do standarda ispuštanja. Adsorpcija zagađivača slijedila je model Langmuirove izoterme i kinetički model pseudo-drugog reda. Fosforne vrste aktiviranog biouglja ne samo da mogu prilagoditi i kontrolirati teksturna svojstva ugljika, već i komunicirati s funkcionalnim grupama huminske kiseline u procjednoj vodi putem vodika.