改性活性炭去除饮用水中胺类氮消毒副产物的实验研究

发布时间：2017-08-12 12:17

  本文关键词：改性活性炭去除饮用水中胺类氮消毒副产物的实验研究

  更多相关文章： 活性碳 沸石 消毒副产物 亚硝基二乙胺 氯乙酰胺 吸附机理

【摘要】：作为给水厂重要的工艺,消毒在灭菌的同时也会生成各种各样的消毒副产物(DBPs)。其中,氮类消毒副产物(N-DBPs)的毒性和致癌性都强于碳类消毒副产物(C-DBPs),因此,研究去除饮用水中的N-DBPs具有重大意义。研究通过对活性炭和沸石进行改性,分别筛选出了对亚硝基二乙胺(NDEA)和二氯乙酰胺(DCAcAm)两种N-DBPs吸附效果最优的材料,研究改性材料对NDEA和DCAcAm吸附性能,初步探讨吸附机理。活性炭和沸石在不同硫酸铁浓度、不同温度和时间下焙烧进行改性。结果表明,活性炭对NDEA和DCAcAm吸附性能均优于沸石的吸附性能。通过正交实验,发现在硫酸铁为0.3 mol/L、焙烧温度500℃、焙烧时间3h制备的改性活性炭(PAC-1),对NDEA的吸附最优;在硫酸铁为0.5mol/L、焙烧温度400℃、焙烧时间2h制备的改性活性炭(PAC-2),对DCAcAm的吸附效果最好。研究PAC-1对NDEA的吸附。结果表明,与未改性活性炭(AC)相比,PAC-1对NDEA的吸附容量高,同时对NDEA的去除率为原来的1.4倍。根据单因素分析和正交吸附实验,PAC-1对NDEA的静态吸附效果最好的条件是:反应时间为30 min,PAC-1投加量为4.0 g/L,p H值为8.0,对10 mg/L的NDEA溶液的去除率为92.1%。通过吸附动力学研究,PAC-1对NDEA的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附包含了物理吸附和化学吸附。PAC-1对NDEA吸附过程受到外扩散和内扩散的共同作用。通过吸附热力学研究,Langmuir等温线符合PAC-1对NDEA吸附。PAC-1对NDEA吸附属于单分子层的化学吸附,能自发进行,属于吸热反应。研究PAC-2对DCAc Am的吸附。结果表明,与AC相比,PAC-2对DCAcAm的吸附容量高,同时对DCAcAm的去除率为原来的1.67倍。根据单因素分析和正交吸附实验,PAC-2对DCAcAm的静态吸附效果最好的条件为:反应时间为200 min,PAC-2投加量为4.0 g/L,pH值为3.0,对10mg/L的原水的去除率为97.1%。通过吸附动力学研究,PAC-2对DCAcAm的吸附过程更符合准二级动力学方程,吸附过程包含了物理吸附和化学吸附。PAC-2对DCAcAm吸附过程受到外扩散和内扩散的共同作用。通过吸附热力学研究,Langmuir吸附等温线更符合PAC-2对DCAcAm吸附。PAC-2对DCAcAm的吸附能自发进行,属于吸热反应,升温能增加吸附速率和吸附容量。研究PAC-1和PAC-2对浓度分别是10 mg/L的NDEA和DCAcAm混合液的吸附。研究表明,PAC-1和PAC-2对混合液中NDEA的去除率都比较高,而对DCAcAm几乎没有去除效果。这说明了NDEA和DCAcAm之间存在很强的吸附竞争,并且NDEA的竞争力明显高于DCAcAm。通过比表面积分析、扫描电镜和X-射线衍射等对改性活性炭进行表征。结果表明,改性后的活性炭表面形态发生了变化,孔隙结构明显增强,比表面积和孔容都增大了很多,PAC-1和PAC-2分别对NDEA和DCAcAm的吸附能力增强。
【关键词】：活性碳 沸石 消毒副产物 亚硝基二乙胺 氯乙酰胺 吸附机理
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 引言11-13
• 1.1 研究课题的提出及意义11-12
• 1.2 研究目的和研究内容12-13
• 第二章 文献综述13-27
• 2.1 消毒副产物及其危害13-20
• 2.1.1 碳类消毒副产物及其危害13-15
• 2.1.2 氮类消毒副产物及其危害15-18
• 2.1.3 其它类消毒副产物及其危害18-19
• 2.1.4 胺类氮消毒副产物19-20
• 2.2 水体中NDEA和DCAcAm处理方法20-23
• 2.2.1 源头控制20-21
• 2.2.2 过程控制21-22
• 2.2.3 终端控制22-23
• 2.3 活性炭去除DBPs的应用23-24
• 2.4 沸石去除DBPs的应用24
• 2.5 技术路线24-25
• 2.6 小结25-27
• 第三章 实验设计与分析方法27-37
• 3.1 实验试剂与仪器27-28
• 3.2 实验设计28-35
• 3.2.1 吸附剂的筛选28-30
• 3.2.2 吸附剂的制备30
• 3.2.3 静态吸附实验30-31
• 3.2.4 两种改性活性炭对混合液的吸附研究31
• 3.2.5 NDEA和DCAc Am的测定方法31-35
• 3.2.6 去除率和吸附量的计算35
• 3.3 材料表征35-37
• 3.3.1 扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）35
• 3.3.2 X射线衍射（XRD）35-36
• 3.3.3 BET分析36-37
• 第四章 实验结果与讨论37-63
• 4.1 吸附剂的筛选37-45
• 4.1.1 制备条件对吸附剂去除NDEA效果的影响37-39
• 4.1.2 筛选去除NDEA效果较优吸附剂的正交实验39-41
• 4.1.3 制备条件对吸附剂去除DCAcAm效果的影响41-43
• 4.1.4 筛选去除DCAcAm效果较优吸附剂的正交实验43-45
• 4.1.5 小结45
• 4.2 PAC-1 对NDEA的静态吸附研究45-54
• 4.2.1 改性前后活性炭对NDEA去除效果对比45-46
• 4.2.2 投加量对NDEA去除效果的影响46-47
• 4.2.3 初始pH值对NDEA去除效果的影响47
• 4.2.4 PAC-1 对NDEA的正交吸附实验47-49
• 4.2.5 吸附动力学49-51
• 4.2.6 吸附等温线51-53
• 4.2.7 吸附热力学53-54
• 4.2.8 小结54
• 4.3 PAC-2 对DCAcAm的静态吸附研究54-61
• 4.3.1 改性前后活性炭对DCAc Am去除效果对比54-55
• 4.3.2 投加量对DCAcAm去除效果的影响55-56
• 4.3.3 初始pH值对DCAc Am去除效果的影响56-57
• 4.3.4 PAC-2 对DCAc Am的正交吸附实验57-58
• 4.3.5 吸附动力学58-59
• 4.3.6 吸附等温线59-60
• 4.3.7 吸附热力学60-61
• 4.3.8 小结61
• 4.4 改性活性炭对NDEA和DCAc Am的混合液的吸附研究61-63
• 第五章 表征分析和机理探讨63-69
• 5.1 表征分析63-67
• 5.1.1 SEM分析63-64
• 5.1.2 XRD分析64-65
• 5.1.3 EDS能谱分析65-66
• 5.1.4 BET分析66-67
• 5.2 机理探讨67-69
• 第六章 结论与建议69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 问题与建议70-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-79
• 在读硕士期间发表论文79

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 梁美生;陈文杰;郑海涛;;铜盐改性活性炭去除养殖场中的硫化氢[J];土木建筑与环境工程;2014年02期

2 朱川;;二次改性活性炭材料的制备及其性能研究[J];水科学与工程技术;2009年05期

3 张朝红;单亚波;臧树良;凌洪洁;董殿波;陈中林;赵哲;张华春;;硫酸铁改性活性炭催化微波降解对硫磷的研究[J];中国给水排水;2006年11期

4 孙文强;于才渊;;改性活性炭在微波场中升温性能的研究[J];干燥技术与设备;2010年03期

5 蒋明;宁平;王重华;田森林;庙荣荣;周键;陈炜;王磊;;改性活性炭吸附脱除氰化氢[J];中南大学学报(自然科学版);2012年08期

6 刘义;陈星;;过氧化氢改性活性炭动态脱硫性能研究[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2010年06期

7 李国莲;;改性活性炭吸附净化二氧化硫实验研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年02期

8 刘义;杨卫波;杨秀峰;曹子栋;;水涤脱附条件下改性活性炭脱硫性能研究[J];锅炉技术;2009年06期

9 高洪亮;周劲松;骆仲泱;岑可法;;改性活性炭对模拟燃煤烟气中汞吸附的实验研究[J];中国电机工程学报;2007年08期

10 于丽丽;易红宏;宁平;唐晓龙;李华;王红妍;杨丽娜;;改性活性炭水解COS催化剂的再生方法[J];中南大学学报(自然科学版);2011年03期

中国重要会议论文全文数据库 前4条

1 上官炬;程继光;;改性活性炭精细脱除硫化氢的研究[A];第九届全国化学工艺学术年会论文集[C];2005年

2 张龙东;罗津晶;申华臻;罗锦英;;改性活性炭对烟气中气态汞的吸附研究[A];中国化学会第27届学术年会第02分会场摘要集[C];2010年

3 孟超;要栋梁;;硅胶和活性炭对氨气的吸附研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第二卷)[C];2010年

4 刘敏;陈克;赵峰惠;张娜;赵小琴;陈永;;官能团对锂硫电池性能的影响[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第24分会：化学电源[C];2014年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 蒋文举;微波改性活性炭及其脱硫特性研究[D];四川大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王平;铁基改性活性炭吸附净化烟气中单质汞研究[D];昆明理工大学;2015年

2 马叶;改性活性炭吸附水中六价铬离子的研究[D];南京林业大学;2015年

3 郑雯婧;改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附作用研究[D];上海海洋大学;2015年

4 张华;头孢类抗生素在改性活性炭上的吸附[D];北京化工大学;2015年

5 杨宝滋;表面改性活性炭对铬污染土壤的稳定化研究[D];武汉科技大学;2015年

6 毛凌俊;氯化铁改性活性炭吸附Cr（Ⅵ）、Pb（Ⅱ）的性能研究[D];浙江工业大学;2015年

7 陈莽;改性活性炭吸附水中典型重金属的试验研究[D];重庆大学;2015年

8 张小磊;改性活性炭去除饮用水中胺类氮消毒副产物的实验研究[D];太原理工大学;2016年

9 龙小燕;活性炭负载Fe/Ti改性及去除水体砷的效果和机理研究[D];华中农业大学;2012年

10 何晶晶;改性活性炭去除原水中锑的研究[D];昆明理工大学;2014年

，

本文编号：661547