活性炭吸附去除自來水中THMs的應(yīng)用研究.pdf

1、自來水中普遍含有氯消毒副產(chǎn)物THMs，長期飲用影響人體健康?；钚蕴课郊夹g(shù)能夠有效去除THMs，但目前市場上活性炭品種繁多，應(yīng)選擇合適的活性炭對THMs進(jìn)行吸附去除。本文對我國40個(gè)城市自來水基本水質(zhì)及氯消毒副產(chǎn)物THMs調(diào)研分析，從安全性能、結(jié)構(gòu)性能及吸附性能三個(gè)角度對15種不同品牌不同材質(zhì)的活性炭進(jìn)行評價(jià)，考察各分析方法的評價(jià)相關(guān)性與有效性。篩選出4種性能較優(yōu)的活性炭進(jìn)行去除自來水中低濃度THMs的效果實(shí)驗(yàn)，分別從靜態(tài)吸附動力學(xué)及動

2、態(tài)穿透兩個(gè)方面進(jìn)行研究，分析吸附速度、吸附平衡時(shí)間;根據(jù)Freundlich等溫吸附線方程擬合活性炭對CHCl3、CHCl2Br、CHClBr2、CHBr3的吸附容量;研究THMs初始濃度、溫度、活性炭種類對吸附過程的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動態(tài)穿透實(shí)驗(yàn)，分析流量、初始濃度、炭床高度對實(shí)際運(yùn)行的影響，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果初步設(shè)計(jì)200L/h的標(biāo)準(zhǔn)10寸活性炭凈水器濾芯一級、二級和三級吸附裝置。具體研究成果如下:
　　(1)我國城市自來水水質(zhì)調(diào)

3、研分析表明:我國自來水pH值穩(wěn)定處于7～8之間，符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中6.5～8.5的要求。我國華東、華南、西南、東北地區(qū)自來水的總?cè)芙庑怨腆wTDS除個(gè)別城市外均低于150mg/L，華中、華北、西北地區(qū)的自來水TDS相對較高。自來水中氯消毒副產(chǎn)物以CHC13為主，占THMs檢測總量60％以上，檢測結(jié)果均小于60μg/L。從THMs檢測值與《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中規(guī)定各限值的比值之

4、和來看，水樣HD10、HD11超過1，HD14、HD17、HN1、HN2、XB1接近1，其余水樣符合限值要求。
　　(2)活性炭篩選與評價(jià)結(jié)果表明:參考我國活性炭凈水器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，1-3＃、2-1#、3-2#、5-1#、5-2#、8#更適合用作生活飲用水凈水炭。木屑炭1-4#、7-2#的微孔最為發(fā)達(dá)，比表面積最大達(dá)到1600m2/g以上，對小分子有機(jī)物的吸附效果最好，椰殼炭1-1#、2-1#、3-1#、5-1#、7-1#、8#次之，

5、比表面積＞800m2/g;7-1#、7-2#的中孔最為發(fā)達(dá)，對小分子有機(jī)物的吸附速度最快，1-3#、2-2#、3-1#、4#、7-1#次之?；钚蕴康目兹菖c比表面積在一定程度上呈正相關(guān)性。從孔徑來看，椰殼炭1-1#、2-1#、5-1#、8#對小分子有機(jī)物吸附效果最好。從15種活性炭的碘吸附值、亞甲基藍(lán)吸附值和苯酚吸附值來看，評價(jià)結(jié)果與活性炭結(jié)構(gòu)分析結(jié)果基本保持一致。
　　(3)活性炭對自來水中THMs的靜態(tài)吸附動力學(xué)分析及動態(tài)穿透實(shí)

6、驗(yàn)表明:從吸附速率來看，所選4種活性炭對THMs的吸附效果5-1#最好，7-1#次之，7-2#和5-2#較差。從吸附平衡時(shí)間來看，吸附開始1h后4種活性炭對THMs基本達(dá)到吸附平衡，1h～4h之間吸附緩慢，4h之后基本不再吸附。由Freundlich擬合結(jié)果可知活性炭吸附THMs的過程屬于非均勻表面吸附。根據(jù)Freundlich經(jīng)驗(yàn)常數(shù)K和1/n可知，在實(shí)驗(yàn)條件下，活性炭5-1#更適合用于吸附THMs，與第5章活性炭評價(jià)結(jié)果一致。THM

7、s的初始濃度越大，活性炭的吸附速率越快。在實(shí)驗(yàn)條件范圍內(nèi)溫度對活性炭吸附THMs的影響很小，溫度升高，活性炭對THMs的吸附速率小幅增大。活性炭5-1#對THMs的吸附效果依次為CHBr3＞CHClBr2＞CHCl2Br＞CHCl3。
　　(4)動態(tài)穿透實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在實(shí)驗(yàn)條件下，進(jìn)水流量越大，THMs濃度越高，活性炭穿透越快，活性炭吸附容量及容量利用率有少量增加，而炭床高度越大，活性炭穿透越慢，但對活性炭的吸附容量及容量利用率沒

8、有明顯影響。
　　(5)設(shè)定進(jìn)水濃度為國標(biāo)限值的2倍即c0(CHCl3)=120μg/L進(jìn)行裝置設(shè)計(jì)計(jì)算，裝置處理水量設(shè)定為200L/h，經(jīng)過活性炭吸附后THMs各濃度與國標(biāo)限值的比值之和不超過1即ce≈20μg/L，按照市售標(biāo)準(zhǔn)10寸凈水器濾芯設(shè)計(jì)，活性炭床利用率為68.4％，一級吸附每4個(gè)月更換一次活性炭濾芯，二級吸附每9個(gè)月更換一次，三級吸附每15個(gè)月更換一次。
　　本研究為如何快速有效選擇活性炭提供理論依據(jù)，為活性炭