粉末活性炭對(duì)二氯苯氧乙酸的去除效果研究

范文飆 閆鹍 侯晶

摘 要：通過(guò)中試對(duì)應(yīng)急處理技術(shù)的研究，深入探討了粉末活性炭對(duì)二氯苯氧乙酸的去除效果規(guī)律，并確定了粉末活性炭技術(shù)可應(yīng)對(duì)的最大污染物濃度；針對(duì)二氯苯氧乙酸污染物不同性質(zhì)，確定了活性炭種類(lèi)和投加量；并研究了粉末活性炭對(duì)二氯苯氧乙酸污染物的去除效果，確定了最佳的投加劑量及投加方案。

關(guān)鍵詞：粉末活性炭；吸附；二氯苯氧乙酸；應(yīng)急處理

粉末活性炭具有吸附速度快，價(jià)格便宜，設(shè)備投資小等特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)處理突發(fā)性水源水質(zhì)污染適應(yīng)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)[1]。在應(yīng)對(duì)突發(fā)性水源水污染事件時(shí)粉末活性炭吸附技術(shù)得以廣泛應(yīng)用，在城市飲用水安全保障方面有著廣闊的應(yīng)用前景。選擇優(yōu)良的炭種，合理確定投加點(diǎn)、投加方式，可以有效提高出廠(chǎng)水水質(zhì)[2]。在飲用水生產(chǎn)處理過(guò)程中，針對(duì)不同水質(zhì)，需采用不同炭種的活性炭以達(dá)到最佳處理效果，在大量小試、中試、生產(chǎn)性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇適合于這種水源水質(zhì)的經(jīng)濟(jì)、高效的活性炭炭種[3，4]。選擇活性炭最佳投加點(diǎn)的原則是與混凝相互干擾程度最低、被絮體包裹的可能性小和有足夠的炭水接觸時(shí)間，還應(yīng)根據(jù)具體的情況由試驗(yàn)決定。所以，對(duì)于某一特定的水源水質(zhì)，最佳粉末活性炭處理工藝的確定，主要應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)?zāi)M手段或根據(jù)已有相似水質(zhì)水量的現(xiàn)有工藝的經(jīng)驗(yàn)獲得[5]。

1 活性炭對(duì)二氯苯氧乙酸吸附的中試研究

試驗(yàn)方法：試驗(yàn)方法如圖1所示。

圖1 粉末活性炭吸附處理試驗(yàn)工藝流程

配置一定濃度的二氯苯氧乙酸溶液，并通過(guò)計(jì)量泵投加到原水中，粉末活性炭通過(guò)計(jì)量泵在預(yù)氧化罐前端進(jìn)行投加，經(jīng)過(guò)兩級(jí)預(yù)氧化罐完成預(yù)氧化后，再進(jìn)行絮凝劑-聚合氯化鋁的投加，進(jìn)入機(jī)械攪拌混合池進(jìn)行充分混合，攪拌槳的轉(zhuǎn)速設(shè)定為180rpm。混合后進(jìn)入械攪拌絮凝池完成絮凝反應(yīng)過(guò)程，絮凝池分為三級(jí)，三級(jí)攪拌槳的轉(zhuǎn)速分別為：55rpm、40rpm和25rpm，絮凝反應(yīng)后進(jìn)入斜板沉淀池沉淀，再進(jìn)入快速濾池完成過(guò)濾。

2 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

2.1 吸附速率

試驗(yàn)過(guò)程中將二氯苯氧乙酸配制濃度為0.293mg/L的溶液，粉末活性炭投量為70mg/L，并在不同取樣點(diǎn)進(jìn)行取樣測(cè)定，測(cè)定的去除效果如圖2所示。

從圖2的分析可以得出，在對(duì)二氯苯氧乙酸的去除過(guò)程中粉末活性炭表現(xiàn)出良好的吸附去除效果。在對(duì)二氯苯氧乙酸吸附去除過(guò)程中，粉末活性炭對(duì)二氯苯氧乙酸具有非常大的選擇性吸附速率，在反應(yīng)前50min內(nèi)的去除率接近80%；經(jīng)過(guò)預(yù)處理罐2和沉淀池后的出水，去除率有所降低，說(shuō)明沉淀工藝對(duì)二氯苯氧乙酸的去除效果不明顯；隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，經(jīng)過(guò)濾工藝后，粉末活性炭對(duì)二氯苯氧乙酸的去除率進(jìn)一步增加，說(shuō)明二氯苯氧乙酸在過(guò)濾工藝中能夠得到部分去除。

圖2 反應(yīng)時(shí)間對(duì)粉末活性炭吸附的影響

將中試的結(jié)果與David Cook等人的小試結(jié)果對(duì)比分析可知，小試中投加70mg/L的粉末活性炭最大可以去除27倍標(biāo)準(zhǔn)限值的二氯苯氧乙酸[6]，中試去除的二氯苯氧乙酸為標(biāo)準(zhǔn)限值的11倍。這說(shuō)明原水中存在著與二氯苯氧乙酸存在競(jìng)爭(zhēng)吸附的有機(jī)物等物質(zhì)，占據(jù)了粉末活性炭較多的吸附點(diǎn)，導(dǎo)致粉末活性炭對(duì)二氯苯氧乙酸吸附容量下降。這是由于原水中二氯苯氧乙酸濃度比原水中有機(jī)物濃度低所引起的。因此在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)針對(duì)不同原水水質(zhì)情況，通過(guò)小試和中試相結(jié)合的方式來(lái)確定粉末活性炭的投加量。

2.2 吸附容量

不同粉末活性炭投加量下的吸附效果如圖2所示。

圖2 粉末活性炭投加量對(duì)吸附效果的影響

由圖2可看出，隨著投加量的不斷增加，粉末活性炭的吸附容量逐漸下降，同時(shí)對(duì)二氯苯氧乙酸的吸附去除率不斷增大。通過(guò)分析，原因在于隨著粉末活性炭投加量的增加，粉末活性炭濃度不斷增大，更多的污染物被吸附去除，從而去除率的不斷增加；同時(shí)，粉末活性炭的濃度越來(lái)越大，水質(zhì)污染物的濃度越來(lái)越小，因此表現(xiàn)為隨著粉末活性炭的投加量的增加，其吸附容量逐漸降低。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章通過(guò)中試試驗(yàn)，以二氯苯氧乙酸作為粉末活性炭吸附技術(shù)的處理對(duì)象。在水樣中添加配制11倍標(biāo)準(zhǔn)限值的二氯苯氧乙酸，在試驗(yàn)前期的50min取得較好的去除效果，當(dāng)粉末活性炭投加量為70mg/L時(shí)對(duì)二氯苯氧乙酸的去除效果達(dá)到最佳，去除率在80%以上；經(jīng)過(guò)預(yù)處理罐2和沉淀池后的出水，去除率有所降低，說(shuō)明沉淀工藝對(duì)二氯苯氧乙酸的去除效果不明顯；隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，經(jīng)過(guò)濾工藝后，粉末活性炭對(duì)二氯苯氧乙酸的去除率進(jìn)一步增加，說(shuō)明二氯苯氧乙酸在過(guò)濾工藝中能夠得到部分去除。

參考文獻(xiàn)

[1]金偉，李懷正，范瑾初.粉末活性炭吸附技術(shù)在水廠(chǎng)中應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題[J].給水排水，2001，27（10）：11.

[2]王琳，王寶貞.飲用水深度處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[3]Vedat Uyak，Sema Yavuz，Ismail Toroz，etal. Disinfection by-products precursors removal by enhanced coagulation and PAC adsorption[J].Desalination，2007，216（1）：334-344.

[4]Maria Tomaszewska，Sylwia Mozia， etal. Removal of organic matter by coagulation enhanced with adsorption on PAC [J].Desalination，2004，161（1）：79-87.

[5]Lionel Ho，Gayle Newcombe. Lionel Ho，Gayle Newcombe[J].Water Research，2005，35（15）：3668-3674.

[6]David Cook，Gayle Newcombe，Pascale Sztajnbok.The application of powdered activated carbon for mib and geosmin removal： predicting pac doses in four raw waters[J].Water Research，2001，35（5）：1325-1333.