粉末活性炭在饮用水处理中应用的研究进展样本
活性炭改性方法及其在水处理中的应用
活性炭改性方法及其在水处理中的应用一、本文概述活性炭，作为一种广泛应用的吸附剂，因其高比表面积、优良的吸附性能和化学稳定性，在水处理领域扮演着重要角色。
然而，原始的活性炭在某些特定应用场合下可能表现出吸附容量有限、选择性不高等不足，这就需要对活性炭进行改性，以提高其在水处理中的性能。
本文旨在探讨活性炭的改性方法，并分析改性活性炭在水处理中的应用及其效果。
我们将详细介绍活性炭的改性方法，包括物理改性、化学改性和生物改性等多种方法，并阐述其改性原理和效果。
接着，我们将通过案例分析，探讨改性活性炭在水处理中的实际应用，如去除重金属离子、有机物和色度等。
我们将对改性活性炭在水处理中的应用前景进行展望，以期为推动活性炭在水处理领域的应用和发展提供参考。
二、活性炭基础知识活性炭，作为一种多孔性的炭质材料，因其独特的物理和化学性质，被广泛应用于各种领域，尤其是水处理领域。
其基础知识的掌握对于理解活性炭的改性方法以及在水处理中的应用至关重要。
活性炭主要由碳、氢、氧、氮、硫和灰分组成，其中碳元素含量一般在80%以上。
活性炭的多孔结构赋予了其巨大的比表面积和优异的吸附性能。
活性炭的孔结构包括大孔、中孔和微孔，这些孔的存在使得活性炭能够吸附分子大小不同的各种物质。
活性炭的吸附性能主要取决于其表面化学性质和孔结构。
表面化学性质包括表面官能团的种类和数量，这些官能团可以影响活性炭与吸附质之间的相互作用力，从而影响吸附效果。
孔结构则决定了活性炭的吸附容量和吸附速率。
活性炭的制备方法多种多样，包括物理活化法、化学活化法和化学物理联合活化法等。
不同的制备方法可以得到不同性质的活性炭，从而满足不同应用场景的需求。
在水处理领域，活性炭主要用于去除水中的有机物、重金属离子、色度、异味等污染物。
其吸附过程包括物理吸附和化学吸附，通过这两种吸附方式的共同作用，活性炭可以有效地净化水质，提高水的饮用安全性。
活性炭的基础知识包括其组成、结构、性质、制备方法和应用等方面。
活性炭在水处理中的应用
活性炭在水处理中的应用一、前言水是人类生活不可或缺的资源，同时也是人类健康和工业生产的关键因素。
然而，随着经济的发展和人口的增加，水污染日益严重成为人类面临的一个严峻问题。
活性炭作为一种有效的水处理材料，其应用越来越广泛，在提高水处理效果、减少污染物排放、保护水资源等方面都具有重要的意义。
本文将结合国内外文献和实际案例，介绍活性炭在水处理中的应用及其优缺点。
二、活性炭概述活性炭（Activated Carbon，简称AC）是一种多孔性的吸附材料，主要由可燃材料制成，如木材、竹材、果壳、煤炭等，通过炭化和活化过程制成。
活性炭的特点是孔隙分布均匀、孔径范围广、比表面积大、吸附性强，广泛应用于气体、液体、固体的吸附和分离。
活性炭根据其制备方法和应用领域的不同，可以分为硬质活性炭、软质活性炭和粉状活性炭等。
三、活性炭在水处理中的应用1. 活性炭在净水中的应用活性炭在水处理中的主要应用是净水。
由于活性炭具有高效的吸附能力和强大的污染物去除能力，能够有效地去除水中的有机物、气味、色度等污染物，提高水的质量，保护人类健康。
在一些传统的净水工艺中，如混凝沉淀法、过滤等方法，都很难去除水中难以分解的有机物和微量污染物，而活性炭能够大量吸附这些污染物，保证水的净化效果。
同时，活性炭还可以去除水中的异味和氯气，提高水的饮用性。
2. 活性炭在废水处理中的应用除了在净水方面使用，活性炭在废水处理中同样具有广泛的应用。
废水中含有各种有机化合物、氨氮、重金属等高浓度的污染物，废水排放对环境造成严重的污染。
有些高难度的废水处理过程需要借助活性炭的强大吸附能力，才能获得最终的净化效果。
（1）废水的预处理活性炭对废水中的悬浮物、泥沙、颗粒污染物等能够快速吸附，提高废水的澄清度和透明度，为后续的处理提供了便利条件。
（2）去除有机物活性炭能够高效地去除废水中的各种有机物。
可以通过物理吸附和化学反应两种方式来去除有机物。
依据处理工艺的不同，活性炭可以直接置于废水中，或者通过传统的反应槽、活性池、氧化池、生物反应器等方式来进行废水处理。
活性炭吸附技术在水处理中的应用
活性炭吸附技术在水处理中的应用活性炭吸附技术在水处理中的应用引言：随着人口的增加和工业化的快速发展，水污染问题日益严重。
而水是人类生存的基本需求，水质的安全与否直接关系到人们的健康和生活质量。
因此，水处理成为当今社会重要的环保问题之一。
活性炭吸附技术作为一种有效的水处理方法，被广泛应用于水污染控制和治理中。
本文将从活性炭吸附技术的原理、应用领域以及未来发展等方面进行探讨。
一、活性炭吸附技术的原理活性炭是一种具有高吸附性能的材料，其主要成分是碳元素。
活性炭的表面积极大，可提供大量的吸附位点，因此能够吸附溶液中的各种有机和无机物质。
活性炭吸附的基本原理是通过表面的微孔和介孔结构，以及吸附性能强的活性炭微观孔隙对水中的杂质进行吸附和分离。
一般来说，活性炭吸附的过程可分为物理吸附和化学吸附两种方式。
物理吸附是指杂质与活性炭之间的静电作用和凡德华力等非化学性吸附力作用，而化学吸附则是指活性炭表面的官能团与杂质之间形成化学键。
二、活性炭吸附技术的应用领域1.水处理中的有机污染物去除：活性炭吸附技术广泛应用于饮用水、工业废水和城市污水处理中，能有效去除水中的有机污染物，如有机溶剂、农药、臭味物质等。
活性炭能够与这些有机物发生吸附作用，有效减少水中有机物质的含量，提高水质。
2.重金属离子的吸附：活性炭对重金属离子具有良好的吸附能力，能够吸附水中的汞、铅、铬等重金属离子。
这些重金属离子对人体健康有害，如果直接排放到环境中，会对生态系统产生不可逆转的损害。
因此，利用活性炭吸附技术对重金属离子进行去除是一种非常有效的方法。
3.药物残留的去除：随着人们在医疗和畜牧业中广泛应用的药物，药物残留问题日益突出。
这些药物残留可能对人类和生态系统造成潜在的风险。
通过活性炭吸附技术，可以有效去除水中的药物残留物，保障饮用水和水环境的安全。
三、活性炭吸附技术的未来发展尽管活性炭吸附技术已经在水处理中取得了显著效果，但仍然存在一些挑战和限制。
不同活性炭滤芯去除饮用水中余氯性能的研究
to remove residual chlorine in drinking water
Zhu Jianhua1，Wang Shixiong2 （1.Pentair Water Suzhou co.LTD Suzhou,Jiangsu 215011 2.Suzhou City, Jiangsu Province, Wujiang District Environmental Monitoring Station, Suzhou,Jiangsu 215220） Abstract：Activated carbon adsorption to remove residual chlorine in drinking water is one of the most commonly used fast and efficient
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当代化工研究 Chenmical Intermediate
绿色化工
2017·03
不同活性炭滤芯去除饮用水中 余氯性能的研究
＊朱建华1 王时雄2 （1.苏州滨特尔水处理有限公司 江苏 215011 2.江苏省苏州市吴江区环境监测站 江苏 215220）
摘要：活性炭吸附法是去除饮用水中余氯最常用快速有效的方法之一，通过使用不同颗粒大小和不同工艺制作的活性炭滤芯去除水中余 氯的性能以及对耗氧量、三氯甲烷、四氯化碳的去除效果。结果表明，活性炭颗粒越细,采用挤出工艺,余氯去除性能越好,余氯去除率在 95%以上；同时耗氧量、三氯甲烷和四氯化碳去除效果越好,去除率为55%-80%。分析反应时间和活性炭投加量对余氯去除效果的影响,采 用细颗粒-挤出工艺制作的活性炭滤芯,不仅能保证余氯和活性炭充分的接触时间，提高去除效率而且滤芯的活性炭成本比较合理。 关键词：活性炭;余氯;挤出工艺 中图分类号：T 文献标识码：A
活性炭在饮用水方面的应用
活性炭在饮用水方面的应用由于活性炭具有巨大的比表面积及发达的孔隙结构，在吸附脱除水中的污染物的同时，也成为水中微生物的理想栖息场所。
在适宜的温度及营养条件下，将其用于水处理，可以同时发挥活性炭吸附和微生物生物降解的双重作用，这种作用被称为生物活性炭。
活性炭上面的吸附质能够为微生物提供稳定的生息环境，而微生物的存在也为活性炭提供了生物再生功能，总的效果是将带有穿透现象的不稳定吸附过程转化为准稳态过程。
用于水处理的活性炭包括粉状活性炭和颗粒状活性炭。
粉状活性炭一般采用直接投人原水的方式，用于除去季节性产生的稼味等异臭、异味，以及除去表面活性剂、农药等，还可以在发生化学物质污染水源事故的时候作为应急处理措施。
使用粉状活性炭进行水处理多为间歇操作，根据水源的不同要注意控制加料比例、混合接触时间以及投料点的选择。
使用颗粒活性炭进行水处理，一般采用固定床或移动床进行连续操作，活性炭需定期再生。
颗粒炭和粉状炭作用相同，但颗拉炭不易流失，容易再生重复使用，适合用于污染较轻、需连续运行的水处理工艺，而粉状炭目前不易回收，一般为一次性使用，用于间歇地污染较重的水处理工艺。
粉状活性炭在处理水源中突发臭味、工业污染方面有很好的应用.2005年9~11月期间，由于密云水库臭味物质含盆高，北京水务集团第九水厂采用了向摘水管道中投加粉状炭的技术，有效地去除了异味。
在松花江受到硝基苯和苯污染期间，哈尔滨市供排水集团在建设部专家组的指导下，利用第九水厂的技术及时处理了水中硝基苯，达到了水质要求。
在使用粉状炭时，必须根据所要去除污染物的种类和浓度进行吸附试验，以确定活性炭种类和数量。
投加粉状炭之前，应注意先将炭粉制成炭浆定量均匀地加人水中，接触时间越长，除污染效果越好。
目前活性炭在净水中的应用已十分广泛。
在美国和日本，饮用水净化活性炭吸附设施非常普遍;发达国家用于水处理的活性炭约占活性炭总用量的40%-50%，美国每年用于水处理的活性炭占美国活性炭生产总量的45%以上。
化学法去除饮用水中溴酸盐的研究进展
化学法去除饮用水中溴酸盐的研究进展溴酸盐是一种常见的水质污染物，通常由于地下水或水源地中的溴酸盐化合物的存在而引起。
溴酸盐在高浓度下对饮用水的安全性构成威胁，因此需要采取有效的方法来去除它。
在过去的几十年里，许多研究人员对饮用水中溴酸盐的去除进行了广泛的研究。
以下是一些关于溴酸盐去除的主要研究进展：1. 活性炭吸附：活性炭是一种常用的吸附剂，可以有效地去除饮用水中的有机污染物和溴酸盐。
研究表明，活性炭对溴酸盐的吸附性能受活性炭的孔径分布、表面化学性质和溶液条件的影响。
通过调整活性炭的性质和溶液条件，可以提高其去除溴酸盐的效果。
2. 膜分离技术：膜分离技术包括微滤、超滤、反渗透和纳滤等，可以有效地去除水中的颗粒物和溶解有机物。
研究表明，反渗透膜对溴酸盐的去除效果较好，可以将溴酸盐的浓度降低到安全的水平。
通过改变膜的材料和结构，可以进一步提高膜分离技术对溴酸盐的去除效果。
3. 化学沉淀法：化学沉淀法是一种常用的水处理技术，可以通过添加适当的沉淀剂将水中的污染物沉淀出来。
研究表明，添加钙离子、氯化铁或氢氧化铁等沉淀剂可以有效地去除水中的溴酸盐。
通过调整沉淀剂的投加量和pH值，还可以提高化学沉淀法对溴酸盐的去除效果。
4. 生物降解法：生物降解法利用微生物或酶的作用来降解水中的有机污染物和溴酸盐。
研究表明，某些细菌和酶可以有效地降解溴酸盐，从而实现饮用水中溴酸盐的去除。
通过优化生物降解的操作条件，还可以进一步提高溴酸盐的去除效果。
针对饮用水中溴酸盐的去除，化学法是一种常见且有效的方法。
未来的研究可以进一步探索利用新型吸附剂、膜材料和生物技术等进行溴酸盐的去除，以提高水质的安全性。
活性炭在饮用水处理中的应用
活性炭在饮用水处理中的应用目前我国大部分水源受到不同程度的水质污染，然而常规处理除对浊度有较好的去除外，对其他水质指标的去除率都较低。
在这种情况下，活性炭可作为饮用水处理的有效手段，愈发受到重视。
文章概述了活性炭的基本性质、制备、改性及在饮用水处理中的应用，并对其今后的发展方向进行了分析。
标签：活性炭；饮用水处理；应用近年来，有机物污染的加重以及饮用水污染突发事件的增加，时刻提醒着人们关注饮用水的水质安全问题。
研究表明[1-4]，常规水处理工艺对TOC的去除率不到30%，氨氮的去除率依原水水质而定，大多在25%以下，而且面对一些突发性的水源水质污染，常规处理工艺很难应对，如两虫、藻类、内分泌干扰物等。
这就要求我们寻求新的技术来完善传统的常规处理工艺。
活性炭能够有效地去除污染物及消毒副产物的前体物，提高和保障饮用水质，是至今饮用水深度处理中最为有效的方法[5]。
1 活性炭基本性质活性炭属于固体炭质的一种，其颜色呈黑色，结构多微孔（直径多为1×10-10～1×10-9μm）。
大量的微孔致使活性炭的比表面积高达1000m2/g，远远高于其它固体材料，这一特质使活性炭具有强大的吸附能力。
活性炭的吸附根据吸附力的不同分为物理吸附、化学吸附、离子吸附，而活性炭对有机物的去除以物理吸附为主，范德华力在物理吸附中起决定性作用[6]。
因制作活性炭的原料不同，所以活性炭具有不同的结构和化学性质，应用也各不相同。
比如，由木材制作的活性炭为粉末状，孔隙结构较大，能够吸附分子量较大的物质；由椰壳制作的活性炭为不定型颗粒状，大孔少，多用于吸附分子量较小的物质[7]。
2 活性炭制备活性炭的制備工艺十分成熟，为了获得优质的活性炭，一般采用以下制备方法[8]：（1）原料预处理，包括脱灰和预氧化。
脱灰可以通过去除原料中的Ca、Mg等杂质来提高活性炭性能，但费用较高。
预氧化不仅能够使活化温度降低，活化时间缩短，还能够使原料的表面活性增加，使活化作用更为深入。
粉末活性炭吸附技术在饮用水处理上的研究进展
粉末活性炭吸附技术在饮用水处理上的研究进展粉末活性炭具有很强的吸附性能，对水中的色、嗅、味、有机物等去除效果明显。
这里介绍了活性炭的制作、用途、分类和构成等，并对粉末活性炭在饮用水处理中的应用进行了阐述。
粉末活性炭饮用水吸附TQ424.1 A1672-5158（20__）07-0044-011 粉末活性炭简介活性炭可由含碳物质（如木材、锯末、椰壳、果壳、煤以及焦炭等）经炭化和活化后制成，经高温炭化和活化后的活性炭具有稳定的化学性能，能耐强酸或强碱，能经受住水浸、高温、高压的作用，且不易破碎[1]。
根据其外观形状、制造方法及用途等不同，有多种分类方法。
从外观形状上，活性炭可分为粉末活性炭、颗粒活性炭、破碎状炭等。
作为多孔性吸附剂的活性炭基本上是非结晶性物质，它由微细的石墨状微晶和碳氢化合物部分构成。
其固体部分之间的间隙形成孔隙，给予活性炭所特有的吸附性能。
活性炭具有多种机能的最主要原因在于其多孔性结构。
活性炭中具有各种孔隙，不同的孔径能够发挥出与其相应的功能。
微孔（孔隙直径<2nm）比表面积很大，呈现出很强的吸附作用；中孔（直径2-50nm）可以起到通道和吸附的作用；大孔（直径>50nm）主要是溶质到达活性炭内部的通道，还可以通过微生物在其中的繁殖，使无机的碳材料发挥生物质功能。
2 粉末活性炭在饮用水处理中的应用自1929年美国芝加哥市一水厂用粉末活性炭去除嗅味开始，粉末活性炭用于给水处理已有80多年的历史，是水处理中最常用的吸附剂。
其对水中的色、嗅、味去除效果明显，对农药、酚类和卤代烃等消毒副产物及其前体物均有较强的吸附能力，特别适合受突发性水污染影响及原水水质季节性变化较大的水厂 [2]。
美国环保署有关饮用水标准的有机污染物指标中，有51项将活性炭应用列为最有效处理技术[3]。
粉末活性炭吸附水中溶质分子是一个十分复杂的过程，是由分子间力、化学键力和静电引力所形成的物理吸附、化学吸附和离子交换吸附综合作用的结果。
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粉末活性炭在饮用水处理中应用的研究进展王文清,高乃云,刘宏,王永(同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化国家重点实验室,上海 92)摘要:介绍了粉末活性炭(PAC)的基本性质,并对其在饮用水处理应用中的重要影响因素进行了探讨;综述了PAC 去除原水中嗅味物质、藻毒素、消毒副产物前驱物以及农药等痕量有机污染物的研究现状;分析了粉末活性炭 (PAC)与其它工艺的组合技术在饮用水处理中的应用效果,并对其应用前景做出展望。
关键词:粉末活性炭(PAC);组合技术;饮用水;净化;吸附中图分类号:X131·2 文献标识码:A 文章编号: 1001-3644( )05-0084-051 引言活性炭在水处理中的应用已有悠久的历史[1]。
据记载,原捷克斯洛伐克在1925年率先在水处理中使用活性炭。
到了20世纪50年代以后,活性炭主要用于去除水中天然或加氯后产生的异嗅和异味。
到1970年,法国的大型水厂引入粉末活性炭 (PAC)处理工艺。
由于活性炭能有效去除污水中大部分有机物和某些无机物,因此, 20世纪60年代初,欧美各国开始大量使用活性炭吸附法处理饮用水和工业废水,而日本到1963年已普遍实现用粉末活性炭(PAC)净化饮用水。
当前给水处理中应用粉末活性炭(PAC)已成为深度处理和微污染水处理的有效手段。
2 PAC的基本性质PAC是由无定形炭和不同数量灰分共同构成的一种吸附剂,其微孔结构发达,内外比表面大, 吸附性能优良,可有效去除嗅、味、色度、氯化有机物、农药、天然有机物及人工合成有机物,且生产方便。
PAC制造分成炭化和活化两步。
炭化是在温度小于600℃的条件下,隔绝空气加热原材料,经过炭化去除大部分挥发成分,是原材料裂解成碎片,再组成稳定的新结构。
经过活化,烧掉炭化时吸附的炭氢化合物及孔隙边缘炭原子,使活性炭孔隙结构发达,成为一种有多孔结构的炭[1]。
根据X射线分析,活性炭的结构由许多石墨型层状结构的微晶不规则集合而成。
微晶的各层是以六个炭所组成的圆环为母体,可是有些部位上能够看到,炭原子之间的共价键已经断裂,特别是在层的边缘部位还有许多非结晶结构,这样的非结晶部位容易进行化学反应。
微晶按三维空间连接时, 在微晶之间所形成的空隙,是活性炭具有微孔结构的基础。
这样,活性炭的多孔性使活性炭具有极大的内表面积,而非结晶部位更加强了她对外界物质的吸附作用[1]。
PAC吸附分物理吸附和化学吸附两种,物理吸附和化学吸附的比较见下表[1]。
3 PAC在饮用水处理应用中的重要影响因素水厂在使用PAC时应注意最佳炭种选择、投加点选取以及投加量确定这三个重要问题。
3·1 炭种选择粉末活性炭因其孔隙形状大小分布、表面官能团分布以及灰分组成和含量等性质的不同,表现出不同的吸附特性。
这种化学性和孔隙组成的不同, 会影响有机物在活性炭孔隙中的迁移和扩散速度, 并使活性炭对有机物的吸附具有一定的选择性[1]。
在水处理中,对于不同的水质,所采用的活性炭炭种会不同,因此应在实验的基础上,选择合适该水源水质的高效经济的炭种。
采用静态吸附试验,能够初步判断活性炭的吸附能力和吸附速度,初选最佳炭种[2]。
3·2 投加点选取粉末活性炭投加点选择主要解决可由混凝去除与粉末活性炭吸附去除有机污染物的竞争问题,和絮凝体对粉末活性炭颗粒的包裹问题[3],目的是在充分发挥混凝去除有机污染物能力的同时,再利用粉末活性炭去除剩余有机污染物,而又要避免絮凝体对粉末活性炭颗粒的包裹,使总去除率最高, 粉末活性炭用量最省。
不同投加点具有的水利条件不一样,导致粉末活性炭的吸附效果差别很大。
对于不同的原水水质,粉末活性炭的最佳投加点也有所不同,因此投加点应视情况具体分析。
3·3 投加量确定对于PAC的投加量,当投加较少时,其吸附容量能够充分利用, PAC基本上没有浪费,但同时目标物质出水浓度则较高,难以达标。
相反,若 PAC投加过多,虽然目标物质出水浓度很小,能满足饮用水要求,但PAC没有被充分利用,制水成本会很高。
因此,应根据水厂的实际水质情况, 确定合理、经济的投加量[4]。
3·4 其它影响因素除了上面这三个重要的影响因素,其它因素的影响作用也不容忽视。
而环境因素如pH值、温度、并存有机物等均不同程度的影响PAC的吸附效果。
伍海辉等人[5]采用投加粉末活性炭(PAC) 进行强化黄浦江下游原水常规工艺处理效果的试验,结果表明:调节pH值为6·0~6·5时其处理效果达到最好。
虽然混凝预处理能够去除大分子有机物,避免某些胶体颗粒的在粉末活性炭上的竞争吸附,但水中依然存在一些背景有机物可能会参与竞争吸附。
这种竞争吸附毫无疑问会降低粉末活性炭对目标有机物的去除[6]。
4 粉末活性炭(PAC)对特殊有机污染物的去除混凝沉淀等常规工艺对某些特殊有机污染物的去除效果很差,原因是这些物质分子量都较小,很难经过混凝沉淀去除。
4·1 PAC对嗅味物质的去除饮用水中的嗅味问题已成为供水界面临的普遍问题。
原水中土嗅味的产生归因于某些藻类大量繁殖产生的两种代谢物:土臭素和二甲基异冰片[7]。
而混凝、沉淀、过滤、消毒等常规处理工艺很难将这些物质从水中去除。
粉末活性炭(PAC)发达的微孔结构和巨大的比表面积可有效地吸附水中的嗅味物质。
李大鹏等研究表明[8],除嗅效果与PAC 投加量有一定的线性相关性,随着PAC投加量的增加出水嗅阈值降低,且在一定范围内每增加10mg/L 的PAC投加量则去除率就上升5%。
其原因是,其它有机物也占用了PAC的吸附空间,导致PAC投加量小时的除嗅率较低,增加PAC投加量后增加的那部分PAC相应的补充了吸附其它有机物所耗费的炭量,从而提高了对嗅味的去除率。
因此在除嗅过程中,消除原水中其它有机物的干扰是提高除嗅效果的一个关键。
另外原水嗅阈值的大小对PAC的除嗅效率没有明显的影响。
李伟光研究表明[9], PAC后移至混凝开始后再投加的效果比 PAC 与混凝剂(如碱铝)同时投加会更好,在混凝中段投加PAC的除嗅效果明显优于投加在混凝前,而且在达到同样的效果时平均可节约10mg/L 的PAC。
这是因为,原水中存在着一部分即可被混凝去除又可被PAC吸附去除的有机物,如果将 PAC直接投加在原水中,则其不可避免的会吸附部分能够混凝去除的有机物,这些有机物既占据了致嗅物质的吸附位置又限制了小分子有机物在空袭内的迁移,大大降低了PAC吸附嗅味物质的能力。
JianweiYu等研究表明[10],虽然活性炭表面的性质 (如表面C=O基、 C-O基含量、微孔含量、碘值以及亚甲蓝值等)对其吸附能力有很大影响,但在PAC吸附土臭素和二甲基异冰片时,只有微孔数量这一参数与其吸附能力之间有很好的线性相关性,其它的参数如碘值等对其吸附能力影响甚微, 因此能够将微孔数量作为表征PAC吸附嗅味物质能力的有效表征参数。
4·2 PAC对藻毒素的去除富营养化湖泊中的微囊藻毒素(水华蓝藻的次生代谢产物)对环境和人类健康的危害已成为全球关注的重大环境问题之一。
微囊藻毒素能强烈地抑制蛋白磷酸酶(PP1、 PP2A)的活性,是一种强烈的促癌剂。
中国科学院武汉水生生物研究所近期的研究结果表明,微囊藻毒素以肝脏为唯一的靶器官,动物性腺是其攻击的第二靶器官[11, 12]。
然而,水厂常规混凝工艺对溶解性微囊藻毒素的去除效果较差,去除率一般在20%以下,难以满足要求。
有研究表明, PAC对溶解性的微囊藻毒素具有较好地吸附作用[13, 14]。
考虑到微囊藻毒素的季节性特征, PAC 吸附能够作为微囊藻毒素污染的应急处理措施。
PAC吸附污染物需要一定的时间,其过程可分为快速吸附、基本平衡和完全平衡三个阶段。
刘成等研究表明[15]PAC对两种典型的微囊藻毒素(MC-RR和MC-LR)快速吸附阶段大约需要40min,能够达到80%的左右的吸附容量。
因此对于取水口到净水厂有一定距离的水厂,可在取水口处投加PAC,利用管道输送时间来完成吸附过程;而对于取水口距离水厂很近,只能在水厂内投加粉末活性炭的情况,由于吸附时间短,加之与混凝剂形成矾花后还会影响其与水中微囊藻毒素的接触,使得粉末炭的吸附能力难以发挥,因此需适当增加PAC的投量。
随着粉末活性炭投量的增加,对微囊藻毒素的去除效果得到明显改进。
PAC投量为20mg/L时,对MC-RR和MC-LR的去除率分别为90%和76%,也就是说对于一般原水中两种微囊藻毒素可能发生的最大浓度(10μg/L),投加 20mL的粉末活性炭即可将两种毒素的浓度分别降低到1μg/L和2·4μg/L,加之其它水处理单元 (混凝、消毒等)对微囊藻毒素的去除,出水水质能够达到国家新颁布的标准(MC—LR的限值为 1μg/L)。
另外, PAC对微囊藻毒素的去除率与藻毒素初始浓度无关,这能够用理想吸附溶液理论和当量本底化合物理论来证明[15]。
因而,可根据原水中目标化合物的浓度和标准的要求值来判定所需的粉末活性炭投量。
4·3 PAC对消毒副产物(DBPs)前驱物的去除消毒副产物(DBPs)如三卤甲烷(THM)、卤乙酸(HAA)等属三致物质,饮用水中含量超标时对人体健康影响巨大。
而对消毒副产物(DB- Ps)前驱物的去除能有效减少饮用水中DBPs的形成。
因此, DBPs前驱物的有效去除是现代饮用水处理中最具挑战性的任务之一[16]。
DBPs 前驱物以天然有机物(NOM)的形式存在于所有地表水中, 能用下面的指标来反映其存在情况:溶解性有机炭 (DOC), 254nm紫外线吸光度(UV254),比紫外吸光度(SUVA)以及三卤甲烷形成潜能(THMFP)。
Rizzo等研究说明[17]80mg/L的氯化铁对于意大利的两种地表水源水能分别产生42%和35%的DOC 去除率以及56%和48%的UV254去除率,此时混凝剂消耗过高。
因此VedatUyak等人引进PAC强化氯化铁混凝以降低处理费用[16]。
在相同的氯化铁 -PAC投加量下, UV254比DOC 去除率更大,说明这种工艺去除芳香类物质比去除其它的NOM更有效,而芳香类物质是DBPs最强的前驱物。
比紫外吸光度(SUVA)是一个计算参数,其值等于(UV254/DOC)×100,该参数表征了水中的腐殖含量, NOM中的腐殖酸也是一类主要的DBPs前驱物, PAC对SUVA的降低效果亦优于单独的混凝。
THM形成潜能(THMFP)代表了水中三卤甲烷前驱物的含量。
氯化铁-PAC工艺对去除THMFP效果显著,在单独100mg/L氯化铁混凝工艺中, THMFP的去除率为47%,且出水THM浓度达到 155μg/L,然而投加PAC后出水THM浓度可降至 80μg/L。