活性炭理化特性对饮用水中有机物吸附特性的影响研究

发布时间：2019-08-16 06:53

【摘要】：活性炭吸附是去除饮用水中有机污染物的有效技术。本研究选取了阿特拉津、二氯乙酸和三氯乙酸这3种典型的难降解有机物,采用2种自制的竹质活性炭和5种煤质商品活性炭分别在超纯水和实际水体配水条件下对其进行吸附试验,考察活性炭的理化结构对吸附特性的影响以及实际水体有机物与目标有机物在活性炭上的竞争吸附机理,并结合分子量分级和三维荧光光谱等表征手段,探究活性炭对实际水体中不同分子量及不同组分的有机物的去除特性以及活性炭结构对去除的影响。期望对竹质炭的应用发展提出技术支持并对选炭标准提出理论依据。7种活性炭均以微孔为主,平均孔径集中在2.2-2.6nm之间,孔径分布主要在0.4-4.5nm区间内,分布范围较窄。活性炭含有C、H、O、N等元素,O原子造成表面含有羧基、内酯基、酚羟基等酸性含氧官能团;7种活性炭的pHpzc均大于7,呈碱性特质。从理化结构看,2种竹质炭具有最发达的孔隙结构和最丰富的官能团。超纯水配水条件下,7种活性炭对目标有机物均有很好的去除效果,吸附等温线均能用Freundlich和修正的Freundlich模型很好的拟合。活性炭对3种物质的吸附量大小为:阿特拉津三氯乙酸二氯乙酸,对同一有机物,活性炭去除效果为:竹基柱状炭压块柱状炭竹片破碎炭原煤破碎炭神华2#炭神华1#炭JC炭。活性炭物理特性中的微孔比表面积、微孔容积和总比表面积是影响吸附特性的关键因素,化学特性对吸附影响不大。采用怀柔水配水,活性炭对目标有机物的吸附等温线能用Freundlich等温线很好的拟合,但吸附量相对于纯水大幅度降低,顺序为:超纯水怀柔水—同时负载水体有机物和目标有机物怀柔水—先负载水体有机物后负载目标有机物,表明竞争吸附的存在。这是由于水体中小分子有机物与目标有机物直接竞争吸附位点以及大分子有机物堵塞微小孔隙造成。通过分子量分级结果可知,活性炭对水体中小分子有机物有很好的去除效果,活性炭对500-1000Da之间有机物的吸附差异是由微孔和中孔共同作用的结果;对100-500Da之间有机物的吸附差异是由微孔发达程度决定的;100Da的有机物在较低炭浓度下不易被吸附,但在较高炭浓度下,吸附位点充足,有一定的去除率。通过三维荧光结果表明,活性炭对水体DOM各组分具有一定选择性,去除效果为:微生物代谢产物腐殖酸酪氨酸紫外区富里酸可见区富里酸色氨酸,且吸附是活性炭物理特性和化学特性共同作用的结果。
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU991.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陈新龙;王树林;李生娟;白峰;苏丹;;超细活性炭与电极的制备和性能[J];机械工程材料;2006年10期

2 李学良;邢高瞻;刘爱菊;;碱性浸洗处理对生物质基活性炭性能影响[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2010年12期

3 王新宇;孙晓峰;张治安;宋海申;赖延清;刘业翔;;活化剂种类对活性炭结构及性能的影响[J];中南大学学报(自然科学版);2011年04期

4 翟玲娟;肖春英;贾建国;朱春来;郭娟丽;;活性炭材料应用研究新进展[J];舰船防化;2011年05期

5 耿新;李莉香;安百刚;朱小明;李剑萍;;二次活化对椰壳基活性炭电化学性能的影响[J];沈阳农业大学学报;2013年01期

6 王如竹，戴巍，周衡翔，吴静怡，贾金平;国产活性炭－甲醇吸附式制冷性能研究[J];太阳能学报;1995年02期

7 夏笑虹;张东升;刘洪波;何月德;;炭前驱体对活性炭孔结构和电化学性能的影响[J];功能材料;2010年07期

8 刘平;活性炭及其在脱硫方面的应用[J];大众标准化;2002年02期

9 程玉良;活性炭材料的改性及其应用[J];中国科技信息;2005年19期

10 王艳素;王成扬;郭春雨;;沥青基活性炭制备及其电化学性能研究[J];电源技术;2007年10期

相关会议论文 前10条

1 侯春燕;王公应;冯良荣;;活性炭载体改性进展[A];第六届全国工业催化技术及应用年会论文集[C];2009年

2 黄伟容;肖泽辉;;活性炭的成型、废气处理中的应用及发展前景[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

3 范武波;尹华强;郭家秀;;活性炭改性方法研究[A];2012中国环境科学学会学术年会论文集（第三卷）[C];2012年

4 厉嘉云;马磊;卢春山;李小年;;处理方法对活性炭载体及负载钯催化剂性能的影响[A];第一届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(上)[C];2004年

5 苗婷;周朝华;严春晓;程振兴;;活性炭在军事领域的应用[A];公共安全中的化学问题研究进展（第三卷）[C];2013年

6 陈翠兰;张本山;高凌云;李芬芬;周雪;;吸附剂活性炭的制备与在处理废水中的应用[A];2010第二届中国食品安全高峰论坛论文集[C];2010年

7 汤华民;李江存;舒一兰;;活性炭材料在空气净化中的应用[A];公共安全中的化学问题研究进展（第二卷）[C];2011年

8 代晓东;刘欣梅;钱岭;张建;阎子峰;;天然气吸附用活性炭制备的放大试验研究[A];第十三届全国催化学术会议论文集[C];2006年

9 蔡芬芬;朱义年;梁美娜;;活性炭改性的研究进展及其应用[A];2008中国环境科学学会学术年会优秀论文集（上卷）[C];2008年

10 侯敏;刘力;王璐;梁海潮;邓正华;;氧化剂(NH_4)_2S_2O_8处理活性炭对储能性能的影响[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年

相关重要报纸文章 前4条

1 本报记者 明 江;“漂亮”的治污杀手[N];中国商报;2004年

2 何应松;净化室内空气“黑钻金乌碳”是一绝[N];中华建筑报;2004年

3 黄宇;为了人们饮水健康[N];中国信息报;2010年

4 本报记者 张辉　林泽攀 王建兰;让产品更好地满足市场高品质需求[N];中国绿色时报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 王玉新;毛竹活性炭的制备及其应用研究[D];天津大学;2007年

2 解立平;城市固体有机废弃物制备活性炭的研究[D];中国科学院研究生院（过程工程研究所）;2003年

3 代晓东;石油焦基活性炭的制备、修饰与应用基础研究[D];中国石油大学;2008年

4 孙康;果壳活性炭孔结构定向调控及应用研究[D];中国林业科学研究院;2012年

5 杨继亮;活性炭在卷烟滤嘴及烟草加工废水中的应用[D];南京林业大学;2013年

6 陈云;活性炭及其改性催化剂应用于碘化氢分解的性能及机理研究[D];浙江大学;2010年

7 王静;湿生植物基活性炭的制备、表征及其对重金属镍离子吸附性能的研究[D];山东大学;2014年

8 邹学权;水处理用活性炭的微波改性与再生[D];浙江大学;2008年

9 杨坤彬;物理活化法制备椰壳基活性炭及其孔结构演变[D];昆明理工大学;2010年

10 张利波;烟杆基活性炭的制备及吸附处理重金属废水的研究[D];昆明理工大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 赖奕坚;成型活性炭的银离子吸附研究[D];上海交通大学;2009年

2 苗东旭;玉米芯基活性炭的制备及其对二价锌离子吸附性能的研究[D];河北大学;2014年

3 崔颖;以芦苇为原料多种活性炭材料的制备及其吸—脱附性能研究[D];天津理工大学;2015年

4 张双双;活性炭改性对气相污染物甲醛及氨吸附去除影响的研究[D];东北林业大学;2015年

5 王勇;无患子残渣活性炭制备及其吸附性能的研究[D];福建师范大学;2015年

6 王大龙;配煤法烟气脱硫活性炭的制备研究[D];中国矿业大学;2015年

7 黄珊珊;HyperCoal基活性炭制备双电层电容器电极的研究[D];中国矿业大学;2015年

8 曾乐;聚酰亚胺基活性炭的制备及性能的研究[D];大连理工大学;2015年

9 侯德粉;活性炭改性及其对含氢混合气吸附性能的研究[D];大连理工大学;2015年

10 张微;碱活化石油焦制备活性炭过程中插层钾的脱插研究[D];大连理工大学;2015年

，

本文编号：2527243