粉末活性炭吸附水中四氯化碳试验研究

2011年4月WATERTECHNOLOGYApr.2011

粉末活性炭吸附水中四氯化碳试验研究

彭 敏

(东莞理工学院化学与环境工程学院,广东东莞523808)

摘 要: 采用粉末活性炭吸附去除水中四氯化碳,考察了活性炭投加量、吸附时间、温度等因素对去除效果的影响。结果表明,该吸附过程符合Freundlich吸附等温线模式,以物理吸附为主,并且在纯水中的吸附容量大于原水;在15~25e内,温度对吸附效果的影响不大,但去除率随吸附时间的延长而升高;投加80mg/L粉末活性炭吸附120min,可以将0.02mg/L四氯化碳处理至5生活饮用水卫生标准6(GB5749)2006)限值(0.002mg/L)以下。 关键词: 粉末活性炭; 四氯化碳; 吸附; 突发污染

中图分类号:TU991.2 文献标志码:A 文章编号:1673-9353(2011)02-0018-03do:i10.3969/.jissn.1673-9353.2011.02.006

AdsorptionofCClnwaterbypowderedactivatedcarbon4i

PengMin

(CollegeofChemistryandEnvironmentalEngineering,DongguanUniversity

ofTechnology,Dongguan523808,China) Abstract: Theeffectsofpowderedactivatedcarbon(PAC)dosage,adsorptiontime,temperatureonremovalefficiencybyadoptingPACforadsorptionofCCl4wereinvestigated.TheresultsindicatedthatthisadsorptionprocessfittedtheFreundlichadsorptionisothermmode,landthephysicaladsorptionwasthemaininthisadsorptionprocess.Theadsorptioncapacityinpurewaterwashigherthaninrawwater.Thetemperaturehadfewinfluenceonadsorptioneffectinarangeof15to25e,buttheremovalratewasincreasedwithextensionofadsorptiontime.The0.02mg/LCCl4couldbetreatedbelowthelimitvalue(0.002mg/L)oftheStandardsforDrinkingWaterQuality(GB5749-2006)whendosing80mg/LPACwithanadsorptiontimeof120min. Keywords: PAC; CCl4; adsorption; emergentpollution 近年来,由于环境污染导致城市供水事故频发,给供水安全造成了严重威胁。四氯化碳(CCl4)是化工、医药、农药等行业常用的溶剂与原料,具有一定的水溶性和挥发性,同时又有较强的脂溶性,能在人体内富集进而严重危害人体健康

[4]

[3]

[1-2]

活性炭吸附去除水中四氯化碳,为水厂应对水源突

发四氯化碳污染提供技术依据。1 试验部分111 原水水质

试验原水为东江水源水:pH,7.0~7.2;浊度,23.4~67.8NTU;耗氧量,1.87~2.31mg/L;TOC,2.01~3.24mg/L。

。5生活

饮用水卫生标准6(GB5749)2006)规定,饮用水中四氯化碳的限值为0.002mg/L。笔者采用粉末

基金项目:广东省东莞高校科研机构和医疗卫生单位科技计划重点项目(201010814009)

#18#2011年4月彭 敏:粉末活性炭吸附水中四氯化碳试验研究第5卷 第2期

112 材料与试剂

粉末活性炭为市售煤质炭,使用前在105e下烘干2h,于干燥器内冷却至常温后备用。试验时不必再筛分。

四氯化碳与乙醇均为色谱纯。

113 分析方法

四氯化碳:Agilent7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪;耗氧量:酸性高锰酸钾滴定法;TOC:ShimadzuTOC分析仪。114 试验方法

试验用水:用移液枪吸取一定量四氯化碳,快速加入10mL容量瓶中并称重,用乙醇定容至刻度,得到四氯化碳储备液。将该储备液稀释至一定浓度,加入装有纯水或原水的碘量瓶中,配制成模拟四氯化碳污染的试验用水。

试验步骤:往配制好的试验用水中加入一定量粉末活性炭,用六联磁力搅拌器搅拌一定时间后,吸取水样并用水系针式过滤器滤掉粉末炭,注入吹扫-捕集装置,导入气相色谱-质谱联用仪,测定四氯化碳含量。2 结果与讨论

211 吸附等温线

[5]

吸附等温线测试数据采用Freundlich公式拟合:

1C0-Ce

=kCen q=

Ct

图1 四氯化碳的Freundlich吸附等温线Fig.1 FreundlichadsorptionisothermofCCl4

从图1可以看出,粉末活性炭对四氯化碳的吸附符合Freundlich吸附等温线模式,以物理吸附为主。纯水和原水中1/n分别为0.8496和1.2079,表明四氯化碳介于易吸附和难吸附之间,且在原水中的吸附容量低于纯水,这是因为原水中其他有机物会与四氯化碳形成竞争吸附,占据吸附位点。212 吸附速率

在四氯化碳质量浓度为0.02mg/L的原水中,加入50mg/L粉末活性炭,搅拌不同时间,对四氯化碳的去除效果如图2所示。

式中 q)))单位质量吸附剂吸附的吸附质的量,

mg/g;

Ce)))平衡质量浓度,mg/L;C0)))污染物初始质量浓度,mg/L;Ct)))粉末活性炭剂量,mg/L。

k和n分别是Freundlich方程常数,均表征吸附剂对吸附质的吸附性能。

两边取对数得到:lgq=lgk+1/nlgCe

在四氯化碳质量浓度为0.01mg/L的纯水或原水中,加入不同量粉末活性炭,吸附120min后测定剩余四氯化碳含量,采用Freundlich吸附等温线拟合后的结果如表1、图1所示。

表1 试验数据拟合结果

Tab.1 Simulationresultsofexperimentaldata

拟合方程1/nkR2

.41840.84960纯水lgq=0.8496lgCe-1.0380.9939

原水lgq=1.2079lgCe-0.77381.20790.1680.9803项目

图2 四氯化碳吸附速率曲线Fig.2 AdsorptionratecurveofCCl4

从图2可以看出,由于粉末活性炭有丰富的微

孔,对四氯化碳的吸附速率较快,吸附15min时的去除率达到55.8%。随着吸附时间的延长,去除率逐渐增大,吸附120min时的去除率可达75.2%。由此可见,吸附时间越长,粉末活性炭对四氯化碳的吸附性能发挥得越充分,吸附去除效果越好。因此,当发生四氯化碳污染水源事故时,可以在水源地取水口处投加粉末活性炭,以充分利用从取水口到水厂的管道输送时间,尽可能延长吸附时间。213 温度的影响

在四氯化碳质量浓度为0.01mg/L的原水中,加入20mg/L粉末活性炭,控制溶液温度分别为15,25,30和35e,吸附时间为60min,结果见表2。

#19#第5卷 第2期

表2 温度对吸附的影响

Tab.2 温度/e15253035

Influenceoftemperatureonadsorption剩余质量浓度/(mg#L-1)

0.003480.003420.003390.00333

供 水 技 术

2011年4月

从图3可以看出,投加80mg/L粉末活性炭,能

去除率/%65.265.866.166.7

够应对的四氯化碳最大质量浓度为0.02mg/L,即

5生活饮用水卫生标准6限值的10倍。

3 结论

¹ 粉末活性炭对四氯化碳的吸附符合Freun-dlich吸附等温线模式,以物理吸附为主,四氯化碳介于易吸附和难吸附之间,且在原水中的吸附容量低于纯水。

º 吸附时间越长,粉末活性炭对四氯化碳的吸附性能发挥得越充分,吸附去除效果越好。在15~35e内,温度对吸附性能的影响很小,一般情况下可以忽略。

» 投加80mg/L粉末活性炭,吸附120min,能够应对的四氯化碳最大质量浓度为0.02mg/L,即5生活饮用水卫生标准6限值的10倍。参考文献:

[1] 崔福义.城市供水应对突发性水质污染若干技术问题

的思考[J].给水排水,2009,35(8):1-3.

[2] 王健,陆少鸣.突发性水污染事件中氰化物的去除研

究[J].水处理技术,2009,35(3):27-30.

[3] 卢杰,潘嘉芬,李梦红.用改性膨润土去除水中四氯化

碳的试验研究[J].金属矿山,2008(2):125-127.[4] GB5749)2006 生活饮用水卫生标准[S].

[5] HunterRJ.Introductiontomoderncolloidscience[M].

NewYork:OxfordUniversityPress,1992.E-mai:lwater126pm@126.com收稿日期:2011-02-21

从表2可知,随着温度的升高,四氯化碳去除率上升,但增加幅度较小。考虑到四氯化碳随温度升高挥发率增大,所以可以确定在此区间,温度对吸附

性能的影响十分有限,一般情况下可以忽略。214 最大应对能力

最大应对能力是考察经活性炭处理后,可以将剩余四氯化碳浓度控制在5生活饮用水卫生标准6限值以下的最大原始浓度。配制一系列不同四氯化碳含量的原水,投加80mg/L粉末活性炭,吸附时间为120min,结果如图3所示。

图3 活性炭吸附四氯化碳的最大应对浓度Fig.3 Themaximumcopingconcentration

ofCCl4byPACadsorption

实行计划用水 厉行节约用水

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