颗粒活性炭对饮用水预处理中亚氯酸盐的去除效能研究

发布时间：2020-07-14 17:01

【摘要】：随着二氧化氯作为消毒剂在水厂中的使用越来越广泛,其无机消毒副产物亚氯酸盐(ClO_2~-)超标问题也逐步暴露出来。活性炭由于具有良好的吸附性能,可被应用于去除水中的ClO_2~-。国外对活性炭去除ClO_2~-研究中,结论上在活性炭去除ClO_2~-的性能方面存在一定差异,国内研究目前较少,处于烧杯实验阶段,以粉末活性炭为对象开展了一些研究。本文从三个方面针对颗粒活性炭(Granular Activated Carbon,GAC)去除ClO_2~-进行了研究,即不同材质GAC的优选、GAC去除ClO_2~-的静态吸附影响因素、GAC去除ClO_2~-的动态吸附条件及其综合去除效果,并对GAC去除ClO_2~-的效能进行了评估。研究了不同性质GAC去除ClO_2~-的性能差异,通过比较不同GAC的ClO_2~-吸附性能得出,煤质柱状活性炭具有最大的ClO_2~-吸附能力,其ClO_2~-饱和吸附量达到111.61 mg/g,利用煤质柱状活性炭吸附ClO_2~-发现,ClO_2~-在GAC上的吸附更符合Freundlich模型,并且属于为优惠吸附,颗粒内扩散模型能更好的描述ClO_2~-在GAC上的吸附。GAC去除ClO_2~-的静态吸附影响因素研究表明,反应条件中GAC使用量、ClO_2~-初始浓度、p H对ClO_2~-的去除影响显著,温度、搅拌强度与粒径影响较小,在固定GAC质量与ClO_2~-浓度比值的前提下,ClO_2~-初始浓度为1~5 mg/L时,去除率从41.9%增加到87.1%,p H由3升高至13,去除率降至10%以下,阴离子和有机物(腐殖酸)都会对ClO_2~-的去除产生影响,一价阴离子二价阴离子三价阴离子,有机物对ClO_2~-去除的影响小于阴离子的影响。ClO_2~-被GAC吸附后,部分被还原为Cl-,一部分仍以ClO_2~-的形式存在,无Cl O3-产生。GAC去除ClO_2~-的动态吸附条件及其综合去除效果研究表明,空床接触时间(Empty Bed Contact Time,EBCT)和炭层厚度对ClO_2~-去除影响显著,EBCT为1~15 min,ClO_2~-去除率上升近60%,炭层厚度与ClO_2~-去除率成正比,水流方向对ClO_2~-去除效果影响较小,反冲洗工序不会导致已吸附的ClO_2~-脱落;ClO_2~-的存在对有机物、p H、浊度以及色度的去除影响较小;ClO_2~-的存在会使滤柱中微生物生长区域下移,但微生物总量基本不变;以水厂运行条件及《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)为参考,估算得出煤质柱状活性炭滤池可有效控制ClO_2~-的时间达到1 700 d。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.2
【图文】：

示意图,小试装置,吸附柱,配水

吸附柱小试装置示意图

示意图,磷脂法,方法,微生物测定

生物量测定方法示意图

扫描电镜,形貌观察,孔径分布,活性炭

图 3-6 五种活性炭孔径分布2.3 GAC 形貌观察分析图 3-7、3-8、3-9、3-10 和 3-11 是从五种 GAC 中抽取样品进行扫描电结果，每一种 GAC 均在 3 000、6 000、12 000 和 25 000 倍的放大倍数观察。

【参考文献】