固體吸附劑在飲用水處理中的應(yīng)用

1、固體吸附劑在飲用水處理中的應(yīng)用摘要 本文主要闡述了在飲用水的處理中所應(yīng)用的固體吸附劑的作用及其發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展前景。關(guān)鍵詞 飲用水處理 固體吸附劑 臭氧-生物活性炭 活性氧化鋁fe(iii)leccaapplications of solid adsorbent in water drinking treatmentabstract this article mainly elaborates the applications of solid adsorbent in water drinking treatment and its present situation and developm

2、ental prospect. key words drinking water treatment，solid adsorbent，ozone2biology active carbon， activated alumina，fe(iii)lecca1 前言 由于飲用水水源污染日益嚴重，水中所含污染物的種類和數(shù)量也在不斷增多，常規(guī)的“混凝沉淀砂濾投氯消毒”的水處理工藝1。已不能充分保障飲用水的衛(wèi)生與安全，而且隨著水的微量分析技術(shù)的發(fā)展，人們從常規(guī)處理的飲用水中檢測出眾多的微量有機物，并發(fā)現(xiàn)某些污染物與城鎮(zhèn)居民的發(fā)病率具有相關(guān)性2 。特別是經(jīng)加氯，消毒后，產(chǎn)生具有致畸致癌作用的有機物，更是引起

3、了人們對飲用水安全性的普遍關(guān)注。因此，以去除水中微污染有機物為目的的飲用水深度凈化技術(shù)，也得到了深入的研究和廣泛的應(yīng)用。下面主要介紹三種吸附劑在飲用水中的應(yīng)用。2 吸附劑在飲用水中的應(yīng)用去除飲水中氟的吸附劑主要分為: 天然吸附劑的改性, 如沸石、蒙脫石、硅酸鹽礦石3等, 另外一類是人工合成的吸附劑, 如活性氧化鋁4、氧化鋯樹脂、載鑭螯合樹脂等. 近年來的研究表明, 稀土金屬離子和鐵離子, 對氟具有很高的親和性, 同時具有較寬范圍的ph 穩(wěn)定性. 利用載體的螯合基團固定金屬離子作為吸附中心, 通過配位體交換途徑, 可達到對氟高選擇性、高吸附量的吸附. 另一方面, 纖維素載體具有巨大的比表面積和寬

4、松的空隙, 能形成親水性環(huán)境, 從而提高對氟的吸附速率與吸附量,洗脫再生也容易進行.2.1 載fe ( ) 配位體交換棉纖維吸附劑在去除飲用水中氟離子的應(yīng)用此法采用一種新型配位體交換纖維吸附劑, 結(jié)合配位體交換與親水性纖維素的優(yōu)點, 去除飲用水中的氟.研究表明, 稀土金屬離子和鐵離子等較硬的酸類, 對砷氟具有很高的親和性, 同時具有較寬范圍的ph 穩(wěn)定性. 利用載體的螯合基團固定金屬離子作為吸附中心, 通過配位體交換途徑, 可達到對砷氟高選擇性、高吸附量的吸附5、6. 另一方面, 纖維素載體具有巨大的比表面積和寬松的空隙, 能形成親水性環(huán)境, 從而提高對砷氟的吸附速率與吸附量, 使洗脫再生容易

5、進行。為此, 我們設(shè)計合成了一類新型載鐵(iii)-配位體交換棉纖維吸附劑fe(iii)lecca, 結(jié)合配位體交換與親水性纖維素的優(yōu)點, 形成對飲水中砷和氟的高效去除. 我們曾對高砷、高氟飲用水中的砷(v) 和氟分別進行了去除研究, 表明所使用的吸附劑對砷(v) 和氟具有較好的吸附能力. 本文中研究濃度對該吸附劑聯(lián)合去除砷 (v) 和氟的影響及吸附劑的洗脫和再生情況, 取得了良好的去除效果.fe ( )lecca 吸附劑對不同濃度的高氟飲用水和柱的洗脫、再生性能的研究結(jié)果表明, 出水各項主要指標符合國家飲用水衛(wèi)生標準(gb 5749285) . fe ( ) lecca 吸附劑經(jīng)洗脫、再生8

6、 次, 吸附劑的平均工作吸附容量達81633mg·g- 1 , 各項參數(shù)的相對標準誤差在6 %以下. 吸附劑具有能多次再生、吸附性能穩(wěn)定、高選擇性、機械強度好等特點.2.2 臭氧- 生物活性炭凈水原理臭氧- 生物活性炭工藝是將臭氧化學氧化、臭氧滅菌消毒、活性炭物理化學吸附、生物降解四種技術(shù)結(jié)合為一體的工藝7。它的做法是在傳統(tǒng)水處理工藝的基礎(chǔ)上,以預(yù)臭氧氧化代替預(yù)氯化,在快濾池后設(shè)置生物活性炭濾池。利用臭氧預(yù)氧化作用,初步氧化分解在水中的有機物及其它還原性物質(zhì),以降低生物活性炭濾池的有機負荷,同時臭氧氧化能使水中難以生物降解的有機物斷鏈、開環(huán),將大分子有機物氧化為小分子有機物,提高原水

7、中有機物的可生化性和可吸附性,從而減小活性炭床的有機負荷,延長活性炭的使用壽命。另外,由于臭氧在水中自行分解為氧,活性炭柱進水含有較高濃度的溶解氧,因此促使好氧微生物在活性炭表面繁殖。好氧微生物以活性炭表面吸附的有機物為養(yǎng)料,將它們轉(zhuǎn)化為二氧化碳和生物量,從而不僅去除了原水中的有機物,而且在一定程度上使活性炭再生,從而具有繼續(xù)吸附有機物的能力,即大大地延長了活性炭的使用壽命和再生周期。圖1 是一種典型的增加了臭氧-生物活性炭工藝給水處理廠工藝流程圖7 。圖1 臭氧- 生物活性炭技術(shù)在給水處理中的應(yīng)用經(jīng)過臭氧處理后進行活性炭處理主要發(fā)揮三種作用: (1) 破壞水中殘余臭氧,一般發(fā)生在最初炭層的幾

8、厘米處; (2) 通過吸附去除化合物或臭氧副產(chǎn)物; (3) 通過活性炭表面細菌的生物活動降解物質(zhì)。實驗研究表明,在活性炭處理過程中,同時發(fā)生快速吸附、慢速吸附、生物作用和臭氧激化的生物作用。在水處理過程中臭氧與生物活性炭兩者的作用表現(xiàn)出互補性。臭氧與有機物的最主要反應(yīng)是破壞碳化物的雙鍵產(chǎn)生酮和醛10,這些產(chǎn)物是管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)細菌的養(yǎng)料,如果在處理過程中沒有去除這些養(yǎng)料,細菌就會在管網(wǎng)中迅速滋生。為了避免這種現(xiàn)象,應(yīng)采用適當?shù)纳锾幚?如活性炭或慢濾池,使這類化合物被存在于濾料表面的細菌所降解。避免管網(wǎng)中滋生細菌的另一個手段是在處理廠出水前投加少量氧化劑。如cl2 、clo2 等,如果沒有活性炭這種

9、生物過濾器,就必須增加這類氧化劑的投加量。但絕大部分可溶有機物被活性炭上的生物去除后,則需要投加的氧化劑量會大大減少,這也同時減少了新的氣味和色度污染問題?？筛鶕?jù)檢測管網(wǎng)的細菌量來不斷調(diào)整臭氧的投加量,使加氯量降低50 %。2.3 活性氧化鋁對飲用水中生活飲用水中含氟量標準為0.51./, 集寧至二連鐵路線上的賽漢塔拉(以下簡稱賽漢) 地下水含氟量高達1. 75/, 嚴重超標。長期飲用高氟水不但形成氟斑牙, 影響美觀, 嚴重的是能導致骨質(zhì)疏松, 直接影響身體健康。氧化鋁是一種用途廣泛的化學品，用做吸附劑的多孔氧化鋁一般稱之為“活性氧化鋁”，是一種多孔性高分散的固體物料10，有很大的比表面，其微

10、孔表面具有吸附功能。就分子式al2o3而言，它似乎是一種簡單的氧化物，但是當考慮到空間因素時，卻發(fā)現(xiàn)它是一種形態(tài)變化復(fù)雜的物質(zhì)。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)、-al2o3等8種以上的形態(tài),不僅不同的形態(tài)之間,即使同一形態(tài)其宏觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)(密度、孔隙率、孔徑分布、比表面積等)也依其來源而大不相同。關(guān)于活性氧化鋁的吸附性能，可以參考per9提出的模型。粉末活性氧化鋁都是孔體積為300800mm3/g，表面積為100300m2/g的-al2o3，孔徑主要在中孔范圍內(nèi)，在與水溶液接觸時主要被羥基基團覆蓋弱的有機酸主要通過配合基體交換機制與其結(jié)合，此外他們還發(fā)現(xiàn)，由-al2o3去除有機物主要由ph決定，其最大固相

11、濃度在ph為56.5時達到，在其他ph時都有所降低，并且高分子量的有機物容易被去除，但是較大比例（20%60%）的溶解性有機炭不能去除。待添加的隱藏文字內(nèi)容13 結(jié)束語吸附劑在水處理中以及其他領(lǐng)域的作用至關(guān)重要，吸附劑選擇是否得當決定了某一吸附劑操作的技術(shù)經(jīng)濟性和環(huán)保水平。目前，從資源豐富的天然產(chǎn)物以及其他行業(yè)廢物出發(fā)，研制有特殊選擇的吸附劑，用簡單的工藝制造價格低廉、性能優(yōu)異的吸附劑，是吸附理論和吸附劑未來研發(fā)的重要方向。因此，選擇合適的炭種以取得技術(shù)和經(jīng)濟整體利益的最優(yōu)化對工程和生產(chǎn)運行都有著重要意義。4 參考文獻1 于秀娟,張熙琳,等. 臭氧2生物活性炭工藝去除水中有機微污染物j . 環(huán)

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