活性炭吸附去除水中砷的效能研究

发布时间：2018-04-03 08:36

  本文选题：砷　切入点：活性炭　出处：《哈尔滨工程大学》2014年硕士论文

【摘要】：砷是一种有毒元素,饮用水中砷含量超标会引起皮肤、肝脏、肾脏等很多器官的癌变,近年来地方性砷中毒事件的频发使其备受关注,因此有必要开发一种经济、可行的除砷技术。本文采用三种商用活性炭N1、N2和N3分别吸附去除水中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ),动力学实验结果表明,As在三种活性炭上的吸附行为均服从假二级动力学吸附,其中N1吸附As初始速率相对较快,为0.405 mg/(g·h);等温线实验结果表明,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在N1和N2表面的吸附为Langmuir吸附,而在N3表面的吸附为Freundlich吸附,其中N1对As(Ⅲ)的饱和吸附能力为3.69mg/g,明显高于N2(1.97mg/g)和N3(0.54 mg/g);而其对As(V)的饱和吸附能力为2.88mg/g,也明显高于N2(1.50mg/g)和N3(0.58mg/g),因此,从初始吸附速率和吸附能力角度看,N1都表现出一定的优势。As(Ⅲ)在N1上的吸附是自发的放热过程,以物理吸附为主,同时伴有化学吸附;溶液pH值的变化可改变As(Ⅲ)在水中的存在形式和活性炭表面的电荷形态,随着pH值的升高,As(Ⅲ)在N1上的吸附能力先增大后减小,其最佳吸附pH值是6(吸附量为4.048mg/g);进一步研究表明,Na+、Cl-的引入可与As(Ⅲ)发生竞争吸附,导致As(Ⅲ)在N1上的饱和吸附能力随着离子强度的增大逐渐较小;此外,水中共存Fe2+也影响As(Ⅲ)的吸附过程,随着Fe2+浓度的逐渐增加,其在活性炭上的吸附可为As(Ⅲ)提供一定的吸附位,使得As(Ⅲ)在N1上的饱和吸附能力先增大后趋于稳定。As(Ⅴ)在N1上的吸附同样是自发的放热过程,以物理吸附为主,同时伴有化学吸附;随着pH值的升高,As(V)在N1上的吸附能力先增大后减小,其最佳吸附pH值是7(吸附量为2.931mg/g);另外,As(V)在N1上的吸附能力随着离子强度的增大先增大后减小,电荷屏蔽效应是离子强度较小时饱和吸附量逐渐增大的原因,而新引入的Na+、Cl-与As(Ⅴ)的竞争吸附在离子强度较大时起主要作用;而Fe2+浓度的逐渐增大使As(Ⅴ)在N1上的吸附能力逐渐增大,活性炭表面的铁盐与As(Ⅴ)较强的结合能力是其吸附量大幅提高的主要原因。结合活性炭表面性质表征结果和活性炭吸附砷过程的影响因素分析,砷在活性炭表面的吸附可能主要基于静电作用和物理吸附作用原理,但对As(Ⅴ)而言,加入Fe2+后化学吸附是其吸附量成倍增加的主要原因。柱穿透曲线研究表明,随着柱高度的增加,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附量逐渐降低,穿透时间逐渐延长。柱高度由5cm增加到20cm时,As(Ⅲ)的饱和吸附量由8.153mg/g下降到4.076 mg/g,穿透时间由6天延长到12天;As(Ⅴ)的饱和吸附量由5.435mg/g下降到2.718mg/g,穿透时间由4天延长到8天。但是与静态实验相比,穿透实验吸附能力有很大提高。
[Abstract]:Arsenic is a toxic element. Excessive arsenic content in drinking water can cause canceration of many organs, such as skin, liver, kidney and so on. In recent years, the frequent occurrence of endemic arsenic poisoning has attracted much attention, so it is necessary to develop an economy.Feasible arsenic removal technology.In this paper, three commercial activated carbon, N _ 1N _ 2 and N _ 3, were used to remove as (鈪，

本文编号：1704438