改性活性炭去除飲用水中胺類氮消毒副產(chǎn)物的實驗研究.pdf

1、作為給水廠重要的工藝，消毒在滅菌的同時也會生成各種各樣的消毒副產(chǎn)物（DBPs）。其中，氮類消毒副產(chǎn)物（N-DBPs）的毒性和致癌性都強(qiáng)于碳類消毒副產(chǎn)物（C-DBPs），因此，研究去除飲用水中的N-DBPs具有重大意義。研究通過對活性炭和沸石進(jìn)行改性，分別篩選出了對亞硝基二乙胺（NDEA）和二氯乙酰胺（DCAcAm）兩種N-DBPs吸附效果最優(yōu)的材料，研究改性材料對NDEA和DCAcAm吸附性能，初步探討吸附機(jī)理。
　　活性炭和沸石

2、在不同硫酸鐵濃度、不同溫度和時間下焙燒進(jìn)行改性。結(jié)果表明，活性炭對NDEA和DCAcAm吸附性能均優(yōu)于沸石的吸附性能。通過正交實驗，發(fā)現(xiàn)在硫酸鐵為0.3 mol/L、焙燒溫度500℃、焙燒時間3h制備的改性活性炭（PAC-1），對NDEA的吸附最優(yōu)；在硫酸鐵為0.5mol/L、焙燒溫度400℃、焙燒時間2h制備的改性活性炭（PAC-2），對 DCAcAm的吸附效果最好。
　　研究PAC-1對NDEA的吸附。結(jié)果表明，與未改性活性炭

3、（AC）相比，PAC-1對NDEA的吸附容量高，同時對NDEA的去除率為原來的1.4倍。根據(jù)單因素分析和正交吸附實驗，PAC-1對NDEA的靜態(tài)吸附效果最好的條件是：反應(yīng)時間為30 min，PAC-1投加量為4.0 g/L，pH值為8.0，對10 mg/L的NDEA溶液的去除率為92.1％。通過吸附動力學(xué)研究，PAC-1對NDEA的吸附動力學(xué)符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，吸附包含了物理吸附和化學(xué)吸附。PAC-1對NDEA吸附過程受到外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)

4、散的共同作用。通過吸附熱力學(xué)研究，Langmuir等溫線符合PAC-1對NDEA吸附。PAC-1對NDEA吸附屬于單分子層的化學(xué)吸附，能自發(fā)進(jìn)行，屬于吸熱反應(yīng)。
　　研究 PAC-2對 DCAcAm的吸附。結(jié)果表明，與 AC相比，PAC-2對DCAcAm的吸附容量高，同時對DCAcAm的去除率為原來的1.67倍。根據(jù)單因素分析和正交吸附實驗，PAC-2對DCAcAm的靜態(tài)吸附效果最好的條件為：反應(yīng)時間為200 min，PAC-2投

5、加量為4.0 g/L，pH值為3.0，對10 mg/L的原水的去除率為97.1%。通過吸附動力學(xué)研究，PAC-2對DCAcAm的吸附過程更符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，吸附過程包含了物理吸附和化學(xué)吸附。PAC-2對DCAcAm吸附過程受到外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散的共同作用。通過吸附熱力學(xué)研究，Langmuir吸附等溫線更符合PAC-2對DCAcAm吸附。PAC-2對DCAcAm的吸附能自發(fā)進(jìn)行，屬于吸熱反應(yīng)，升溫能增加吸附速率和吸附容量。
　　研究

6、PAC-1和PAC-2對濃度分別是10 mg/L的NDEA和DCAcAm混合液的吸附。研究表明，PAC-1和PAC-2對混合液中NDEA的去除率都比較高，而對DCAcAm幾乎沒有去除效果。這說明了NDEA和DCAcAm之間存在很強(qiáng)的吸附競爭，并且NDEA的競爭力明顯高于DCAcAm。
　　通過比表面積分析、掃描電鏡和X-射線衍射等對改性活性炭進(jìn)行表征。結(jié)果表明，改性后的活性炭表面形態(tài)發(fā)生了變化，孔隙結(jié)構(gòu)明顯增強(qiáng)，比表面積和孔容都增