活性炭在飲用水深度處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、水是人類賴以生存的物質(zhì)，是經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的生命線。人們生產(chǎn)和生活中的用水主要依靠地表水和地下水提供，由于地表水在自然界的分布較為廣泛，而且其來源豐富且利用起來較為方便，再加上人們對地下水的過量開采，導(dǎo)致水位急劇下降，所以各種各樣的地表水源如江河和湖泊以及水庫等成為人們生產(chǎn)和生活用水的主要來源。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化步伐的加快，用水量的增加和水環(huán)境的污染，加劇了淡水資源的短缺。地表水水體被大量有害有機化學物質(zhì)和病原微生

2、物的污染，常規(guī)凈水工藝根本無法消除這些種類繁多的有害有機物，飲用水深度處理勢在必行。活性炭是以碳元素為基礎(chǔ)，經(jīng)過物理化學方法加工而成的一種多孔性吸附材料，由于其內(nèi)部發(fā)達的空隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和超強的吸附能力等特點，因此在各種改善水質(zhì)和提高凈水效果的飲用水深度處理技術(shù)中，活性炭吸附技術(shù)成為彌補常規(guī)凈水工藝存在的問題和有效去除水中微量有機物微生物最成熟的方法之一。
　　 針對活性炭在飲用水深度處理中的應(yīng)用選擇這一研究課題，基于活

3、性炭吸附原理、活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)和吸附性能以及活性炭的結(jié)構(gòu)性能研究理論，以黃浦江飲用水為研究對象，對深度處理活性炭吸附效果進行研究，通過比較六種活性炭深度處理飲用水的吸附效果，得到了用于黃浦江飲用水深度處理的活性炭，在此基礎(chǔ)上，又對活性炭自身的結(jié)構(gòu)性能進行研究，通過比較六種活性炭的吸附量大小、比表面積大小以及孔容和孔徑，進一步驗證了黃浦江飲用水深度處理活性炭的吸附效果，并得到了一些重要的結(jié)論及成果。
　　 1、隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)

4、展，特別是有機化工企業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、農(nóng)藥如殺蟲劑及除草劑的生產(chǎn)等迅速增長和發(fā)展，使得有機化合物的數(shù)量和種類日益增加，大量的生產(chǎn)廢水和生活污水未經(jīng)達標處理就直接進入黃浦江，對黃浦江水源造成了極大的污染，導(dǎo)致人們飲用水水源水質(zhì)急劇下降，而常規(guī)凈水工藝根本無法消除這些種類繁多的有害有機物。
　　 2、活性炭的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達、比表面積大和吸附性能優(yōu)良，它不僅能夠很好的吸附飲用水中的農(nóng)藥、消毒副產(chǎn)物和微量有機污染物等污染物質(zhì)，而且還可以有

5、效去除水中的鐵、錳、銅、汞、鉻、砷等微量重金屬。
　　 用于飲用水深度處理能夠很好地改善水質(zhì)和提高凈水效果，彌補常規(guī)凈水工藝存在的問題和有效去除水中微量有機物微生物。
　　 3、以黃浦江飲用水為研究對象，對選取用于深度處理的六種活性炭進行了靜態(tài)吸附實驗和動態(tài)吸附實驗，根據(jù)測定各炭樣的碘值和亞甲藍值、吸附容量、吸附等溫線以及吸附速度，進行比較各炭樣的吸附效果，得知碘值以3＃、2＃、5＃和1＃的碘值高，而亞甲基藍值以3＃、5

6、＃、1＃和2＃的值高;5＃活性炭的碘值和亞甲藍值均比較高，但其吸附等溫線的斜率也較高，比較適合大分子有機物的去除，故在自來水中作原水的實驗中的吸附容量、出水水質(zhì)都相對其它活性炭較差，而2＃、1＃、3＃該實驗條件下表現(xiàn)出較好的吸附性能；用CODmn表征靜態(tài)吸附容量，1＃、2＃、3?；钚蕴康撵o態(tài)吸附容量高于4＃、5＃、6?；钚蕴康撵o態(tài)吸附容量，并且以2＃活性炭的靜態(tài)吸附容量為最高；在活性炭對有機物的去除上，分別依據(jù)各炭樣對CODmn、UV2

7、54、TOC的去除率繪制出了監(jiān)測天數(shù)的圖形，并且從各自的去除率以及圖形上得知2＃、1＃、3＃活性炭處于前列，以2?；钚蕴孔顑?yōu)，4＃、5＃、6＃活性炭效果稍差，以5＃最差；在通過監(jiān)測得到的活性炭對氨氮、亞硝酸鹽的去除的實驗數(shù)據(jù)后，得知由于動態(tài)實驗運行時間較短，活性炭上的微生物還沒有初長成，而活性炭本身對氨氮、亞硝酸鹽沒有去除能力，從這兩個指標并不能看出活性炭的優(yōu)劣；在實驗停止40天以后，重新啟動實驗，其對有機物的去除能力有一定的恢復(fù)，所以

8、在第一天表現(xiàn)出比較高的去除率，以2＃、3＃、1?；钚蕴康娜コ瘦^高，在接下來的兩天內(nèi)去除率平均以10個百分點連續(xù)下降。下降幅度很大，并迅速穿透，但從每天橫向數(shù)據(jù)來看，相對來講2＃炭的去除率仍然高于其它炭種；盡管活性炭對有機物吸附飽和，其對余氯仍有很高的去除率。
　　 4、本論文創(chuàng)新性地對黃浦江飲用水深度處理活性炭吸附效果比選得到的活性炭進行了內(nèi)在結(jié)構(gòu)性能研究，采用Tristar3000自動分析儀測定各炭樣的吸附等溫線、比表面積以

9、及孔分布，通過比較各炭樣的吸附量、比表而積及孔容和孔徑，從自身的結(jié)果性能上反映各炭樣的吸附效果，得知在相對壓力p／po≈0．38時，由各自的吸附等溫線圖可得知對應(yīng)的吸附量大??；2＃>1＃>3＃>4＃>6＃；在相對壓力p／po≈1時，吸附達到飽和，由各自的吸附等溫線圖可得知對應(yīng)的吸附量大小(代表各炭樣的中孔+微孔的吸附量)為：2＃>1＃>3＃>4＃>6＃；在吸附等溫線上還得到了反映中孔發(fā)達程度的吸附滯后圈的寬度，并且各炭樣的中孔發(fā)達程度按

10、l＃>4＃>2＃>3＃>6＃大小順序排列；吸附接近飽和時的孔容大小(代表中孔+微孔的孔容和)；2＃>1＃>3＃>4＃>6＃，孔容越大，則吸附能力越強；各炭樣的比表面積大?。?＃>1＃>3＃>4＃>6＃，比表面積是表征活性炭的吸附能力的一個主要指標，比表面積越大，則活性炭的吸附能力就越強、吸附容量就越大；在孔分布圖形中，得出各炭樣的微孔的百分比為：1＃:52．50％；2＃：71．53％；3＃：67．74％；4＃:67．32％； 6＃：63

11、．22％?？梢缘弥?＃炭的吸附能力最強；1＃炭的中孔百分比最大，說明其中孔較發(fā)達，這一點與吸附等溫線的滯后圈寬度取得一致；從孔分布圖形上得到各炭樣峰值處對應(yīng)的孔容，得知1＃、2＃、3＃、4＃的吸附能力較強，且以2＃為最高，而以6＃炭較差，各炭樣孔徑以為微孔為主，都有利于對小分子有機物的吸附。通過創(chuàng)新性實驗研究，得知用于飲用水深度處理的活性炭在制備和選用上要盡可能地包含更多的中孔，中孔的發(fā)達程度直接影響活性炭對有機物的吸附能力和速度，而且