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(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)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(lái)源豐富且利用起來(lái)較為方便，再加上人們對(duì)地下水的過(guò)量開(kāi)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(kù)等成為人們生產(chǎn)和生活用水的主要來(lái)源。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(jī)化學(xué)物質(zhì)和病原微生

2、物的污染，常規(guī)凈水工藝根本無(wú)法消除這些種類繁多的有害有機(jī)物，飲用水深度處理勢(shì)在必行?；钚蕴渴且蕴荚貫榛A(chǔ)，經(jīng)過(guò)物理化學(xué)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(dá)的空隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積和超強(qiáng)的吸附能力等特點(diǎn)，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(bǔ)常規(guī)凈水工藝存在的問(wèn)題和有效去除水中微量有機(jī)物微生物最成熟的方法之一。
　　 針對(duì)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(duì)象，對(duì)深度處理活性炭吸附效果進(jìn)行研究，通過(guò)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(duì)活性炭自身的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行研究，通過(guò)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(jìn)一步驗(yàn)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(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)

4、展，特別是有機(jī)化工企業(yè)、醫(yī)藥行業(yè)、農(nóng)藥如殺蟲(chóng)劑及除草劑的生產(chǎn)等迅速增長(zhǎng)和發(fā)展，使得有機(jī)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(dá)標(biāo)處理就直接進(jìn)入黃浦江，對(duì)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(wú)法消除這些種類繁多的有害有機(jī)物。
　　 2、活性炭的內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、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(jī)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(bǔ)常規(guī)凈水工藝存在的問(wèn)題和有效去除水中微量有機(jī)物微生物。
　　 3、以黃浦江飲用水為研究對(duì)象，對(duì)選取用于深度處理的六種活性炭進(jìn)行了靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，根據(jù)測(cè)定各炭樣的碘值和亞甲藍(lán)值、吸附容量、吸附等溫線以及吸附速度，進(jìn)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(lán)值以3＃、5

6、＃、1＃和2＃的值高;5?；钚蕴康牡庵岛蛠喖姿{(lán)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(jī)物的去除，故在自來(lái)水中作原水的實(shí)驗(yàn)中的吸附容量、出水水質(zhì)都相對(duì)其它活性炭較差，而2＃、1＃、3＃該實(shí)驗(yàn)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(duì)有機(jī)物的去除上，分別依據(jù)各炭樣對(duì)CODmn、UV2

7、54、TOC的去除率繪制出了監(jiān)測(cè)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?；钚蕴刻幱谇傲校??；钚蕴孔顑?yōu)，4＃、5＃、6?；钚蕴啃Ч圆?，以5＃最差；在通過(guò)監(jiān)測(cè)得到的活性炭對(duì)氨氮、亞硝酸鹽的去除的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，得知由于動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間較短，活性炭上的微生物還沒(méi)有初長(zhǎng)成，而活性炭本身對(duì)氨氮、亞硝酸鹽沒(méi)有去除能力，從這兩個(gè)指標(biāo)并不能看出活性炭的優(yōu)劣；在實(shí)驗(yàn)停止40天以后，重新啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)，其對(duì)有機(jī)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(lái)的兩天內(nèi)去除率平均以10個(gè)百分點(diǎn)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(lái)看，相對(duì)來(lái)講2＃炭的去除率仍然高于其它炭種；盡管活性炭對(duì)有機(jī)物吸附飽和，其對(duì)余氯仍有很高的去除率。
　　 4、本論文創(chuàng)新性地對(duì)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(jìn)行了內(nèi)在結(jié)構(gòu)性能研究，采用Tristar3000自動(dòng)分析儀測(cè)定各炭樣的吸附等溫線、比表面積以

9、及孔分布，通過(guò)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(duì)壓力p／po≈0．38時(shí)，由各自的吸附等溫線圖可得知對(duì)應(yīng)的吸附量大??；2＃>1＃>3＃>4＃>6＃；在相對(duì)壓力p／po≈1時(shí)，吸附達(dá)到飽和，由各自的吸附等溫線圖可得知對(duì)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(dá)程度的吸附滯后圈的寬度，并且各炭樣的中孔發(fā)達(dá)程度按

10、l＃>4＃>2＃>3＃>6＃大小順序排列；吸附接近飽和時(shí)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(qiáng)；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(gè)主要指標(biāo)，比表面積越大，則活性炭的吸附能力就越強(qiáng)、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(qiáng)；1＃炭的中孔百分比最大，說(shuō)明其中孔較發(fā)達(dá)，這一點(diǎn)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(duì)應(yīng)的孔容，得知1＃、2＃、3＃、4＃的吸附能力較強(qiáng)，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(duì)小分子有機(jī)物的吸附。通過(guò)創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)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(dá)程度直接影響活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附能力和速度，而且