有機污染物吸附特性最佳條件的確定

謝偉雪　劉孝敏　謝偉賢

(1.蘭州資源環境職業技術學院，甘肅 蘭州　730021；

2.甘肅省科學院自然能源研究所，甘肅 蘭州　730046；

3.天地(常州)自動化股份有限公司，江蘇 常州　213015)

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有機污染物吸附特性最佳條件的確定

謝偉雪1劉孝敏2謝偉賢3

(1.蘭州資源環境職業技術學院，甘肅 蘭州730021；

2.甘肅省科學院自然能源研究所，甘肅 蘭州730046；

3.天地(常州)自動化股份有限公司，江蘇 常州213015)

【摘要】以蘭州市柳溝河水質為研究對象，分析確定污水中有機污染物吸附特性的最佳條件。以污水中的活性炭吸附量和COD去除率為指標，優選吸附劑活性炭的預處理方法，采用單因素法分別研究污水pH、活性炭粒度、吸附溫度、吸附時間及震蕩強度得出吸附特性最佳條件，即為活性炭用量0.3g，污水pH值8.0，活性炭粒度20目，吸附溫度30℃，吸附時間1.5h，震蕩強度100r/min。

【關鍵詞】有機污染物；吸附特性；最佳條件

活性炭吸附是目前國內外應用較多的一種水處理方法?；钚蕴康奈阶饔梅譃閮蓚€方面，一是物理吸附，活性炭內部分子在各個方向都受著同等大小的力而在表面的分子則受到不平衡的力，這就使其它分子吸附于其表面上，二是化學吸附，活性炭與被吸附物質之間的化學作用。活性炭的吸附是上述二種吸附綜合作用的結果。本研究以蘭州市柳溝河水質為研究對象，以污水中的COD和活性炭吸附量為指標，優選吸附劑的預處理方法，從而調整活性炭的孔隙結構和表面化學性能。然后采用單因素法研究原水pH、活性炭粒度、吸附溫度、吸附時間及震蕩強度對吸附特性的影響，從而分析確定出污水中有機污染物吸附特性的最佳條件。

1材料與方法

1.1試劑與儀器

蘭州市柳溝河水質，顆粒活性炭，鹽酸為分析純。

恒溫水浴振蕩器，PHS-2型酸度計，GDS-3型光電式渾濁度儀，烘箱，分析天平，SHB-III型循環水真空泵，1000mL燒杯，200mL燒杯，100mL注射器，洗耳球，lmL移液管，5mL移液管，10mL移液管，溫度計，秒表，1000mL量筒。

1.2水樣的采集

結合采樣的要求、取水實際情況及蘭州市柳溝河水質的特點，選取采樣地點為和平鎮，從上游到下游排污口依次選擇具有代表性的樣點共8個[1]。由于所采集的水樣中存在大量的懸浮物質，處理過程中會堵塞活性炭，用濾布過濾，去除污水中大顆粒懸浮物，然后測定污水的 COD、濁度、pH值、溫度等指標。

2結果與分析[2-8]

2.1活性炭預處理方法的確定

活性炭粒度為20目，投加量分別為100mg、200mg、300mg、400mg、500mg時，分別采用蒸餾水和5%稀鹽酸為預處理劑，以活性炭吸附量和污水COD去除率為指標。結果如圖1、圖2所示。

圖1　預處理劑對吸附劑吸附量的影響

圖2　預處理劑對污水COD去除率的影響

由圖1、圖2可以看出，用5%稀鹽酸預處理時，活性炭的吸附量明顯較高?；钚蕴客都恿繛?00mg時，活性炭的吸附量達到最大。因此，稀鹽酸預處理活性炭的方法優于蒸餾水，以下實驗都采用5%稀鹽酸預處理劑。

2.2吸附劑吸附特性最佳條件的確定

2.2.1污水pH的確定

污染物在污水中的存在形態和溶解度與pH值有關，從而影響吸附特性。活性炭粒度20目，活性炭用量300mg，吸附溫度25℃，吸附時間1h，振蕩強度150 r/min的條件下，調節原水的pH值，使pH值分別為6.0、7.0、8.0、9.0，確定出最佳pH值。結果表明，隨著pH值的增大，活性炭吸附量和COD去除率都相應的增大。但當pH值到達9.0時，活性炭吸附量和COD去除率反而減小，這是因為污水pH值對酸性或堿性化合物的離解度和化合物的吸附有影響。由此，最佳污水pH值確定為8.0左右。

2.2.2活性炭粒度的確定

在污水pH8.0，活性炭用量300mg，吸附溫度25℃，吸附時間1h，振蕩強度150r/min的條件下，調整活性炭的粒度，使粒度分別為20目、40目、60目、80目，確定出最佳活性炭粒度。結果表明，隨著活性炭粒度的增大，活性炭吸附量和COD去除率都相應的降低，但隨著活性炭粒度減小，活性炭吸附量和COD去除率越低，這是因為顆粒越細，活性炭比表面積越大，細孔分布越多，但水處理中，活性炭過渡孔越多，越有利于吸附質向微孔中擴散，所以粒度不易過小。由此，最佳活性炭粒度確定為20目左右。

2.2.3吸附溫度的確定

在污水pH8.0，活性炭粒度20目，活性炭用量300mg，吸附時間1h，振蕩強度150r/min的條件下，調整吸附溫度，使溫度分別為20℃、25℃、30℃、35℃，確定出最佳吸附溫度。結果表明，當吸附溫度達到30℃時，活性炭吸附量和COD去除率都達到最大值，之后又緩慢減小。由此，最佳吸附溫度確定為30℃左右。

2.2.4吸附時間的確定

吸附平衡所需時間取決于吸附速度，吸附速度越快，達到平衡所需時間越短。在污水pH8.0，活性炭粒度20目?；钚蕴坑昧?00mg，吸附溫度為30℃，振蕩強度150r/min的條件下，調整吸附時間，使時間分別為0.5h、1h、1.5h、2h，確定出最佳吸附時間。結果表明，當吸附時間達到1.5h時，活性炭吸附量和COD的去除率都達到最大值。由此，最佳吸附時間確定為1.5h左右。

2.2.5震蕩強度的確定

在污水pH8.0，活性炭粒度20目。活性炭用量300mg，吸附溫度為30℃，吸附時間1.5h的條件下，調整震蕩強度，使強度分別為50、100、150、200r/min的活性炭中，確定出最佳振蕩強度。結果表明，當震蕩強度度為100r/min時，COD的去除率和活性炭吸附量均達到最大值，由此，最佳震蕩強度確定為100r/min左右。

3結論與討論

以污水中活性炭吸附量和COD為指標，采用單因素法研究污水pH、活性炭粒度、吸附溫度、吸附時間及震蕩強度對吸附特性最佳條件，得出最佳條件為活性炭預處理采用5%稀鹽酸，活性炭投加量0.3g，污水pH值為8.0，活性炭粒度20目，吸附溫度30℃，吸附時間1.5h，震蕩強度100r/min。在此條件下水中有機污染物的去除率可達到80%以上，符合國家污水排放標準。

參考文獻：

[1]馬強，劉理臣，等.對蘭州市榆中柳溝河流域水質檢測與評價[J].甘肅科技，2010：76-78.

[2]于富玲.顆粒活性炭吸附染料的影響因素和分形特征的研究[D].北京林業大學，2005.

[3]謝偉雪，劉孝敏等.蘭州段黃河水凈化影響因素的研究[J].安徽農業科學，2013(30)：12132-12134.

[4]姜秉璽.混凝—活性炭吸附—催化氧化法處理制藥廢水的研究[D].青島科技大學碩士論文，2008.

[5]謝偉雪，李曉東等.混凝技術處理蘭州段黃河水最佳工藝條件的優化[J].資源節約與環保，2015(01)：157-158.

[6]鄒學權.水處理用活性炭的微波改性和再生[J].浙江大學博士論文，2008.

[7]婁梅生.生物質炭活性炭的制備及其對苯酚廢水吸附的研究[D].合肥工業大學碩士論文，2013.

[8]謝偉雪，劉孝敏.活性炭吸附蘭州市污水最佳條件的優化[J].環境保護與循環經濟，2015，7：28-30.

Study Best Conditions of the Adsorption Characteristics about Organic Pollutants

XIE Weixue1LIU Xiaomin2XIE Weixian3

(1.Lanzhou Resources and Environment Voc-Tech College，Gansu Lanzhou 730021；2.Gansu Nature Energy Research Institute，Gansu Lanzhou 730046；3.Tiandi (Changzhou) Automation Co. Ltd.，Jiangsu Changzhou 213015)

Abstract：According to the water quality of Liu Gou River in Lanzhou，analysis to determine the best conditions of organic pollutants adsorption characteristics. Based on the activated carbon adsorption and removal rate of COD，optimizing pretreatment method of the activated carbon，using single factor method researched sewage pH，activated carbon particle size，adsorption temperature，adsorption time and the turbulence intensity respectively，and the best optimizations were determined.

Keywords：Organic pollutants；Adsorption characteristics；Best conditions

中圖分類號：X523

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2016)02-0064-02

作者簡介：謝偉雪，講師，碩士研究生，環境教研室主任，主要從事環境污染教學與研究工作

引用文獻格式：謝偉雪等.有機污染物吸附特性最佳條件的確定[J].環境與可持續發展，2016，41(2)：64-65.