飲用水源地突發六價鉻污染的吸附應急處理研究

劉學卿　丁文婧　郭　蕾

（1鎮江市環境監測中心站江蘇鎮江2120002江蘇省水文水資源勘測局揚州分局江蘇揚州225000）

飲用水源地突發六價鉻污染的吸附應急處理研究

劉學卿1丁文婧2郭蕾1

（1鎮江市環境監測中心站江蘇鎮江2120002江蘇省水文水資源勘測局揚州分局江蘇揚州225000）

以鎮江市征潤州水源地突發六價鉻污染為背景，研究了活性炭吸附工藝對不同超標倍數下六價鉻污染的應急處理效果。實驗結果表明：在5℃、15℃、25℃三個溫度下，PAC對超標10倍的六價鉻1h就能達到吸附平衡，且去除率達到80%左右；而對超標30倍和50倍的六價鉻，隨著溫度的升高，吸附平衡時間延長，去除率下降。PAC對六價鉻的吸附去除率先隨著振蕩速度的增大而增大，在90r/min時達到最大，但隨著振蕩速度的繼續增大，去除率又開始下降。Freundlich和Langmuir等溫吸附模型可以很好的擬合PAC對六價鉻的吸附規律。通過實驗室小試研究，為可能突發的鉛污染事故應急處理提供了技術支持。

突發污染；六價鉻；吸附；應急處理；粉末活性炭

城市水源地污染，正嚴重威脅著城市供水系統安全，已成為我國當前重大的社會公害。如何快速、有效地處理水源地突發性水污染事故已成為亟待解決的問題[1]。重金屬是環境中普遍存在的一類污染物，具有高穩定性、難降解性、可累積性和毒性等特點。六價鉻具有顯著的致癌、致突變作用[2]。目前，關于處理含鉻廢水的研究很多，但涉及處理飲用水源地突發鉻污染的研究卻很少，本研究旨在為鎮江征潤州水源地突發六價鉻污染提供基礎數據。實驗采用常見吸附劑——粉末活性炭（PAC）吸附處理六價鉻污染。活性炭以其比表面積大、吸附速率快等優點已被視為處理各類突發污染的首選吸附劑[3]。

1　實驗部分

1.1儀器

721可見分光光度計（上海欣茂儀器公司）；FA2004N電子天平（上海精密科學儀器有限公司）；PHS—3C型精密pH計（上海精密科學儀器有限公司）；SHA-C恒溫振蕩器（常州國華電器有限公司）。

1.2材料

粉末活性炭（竹炭，粒徑0.75mm，比表面積1000m2/g）；重鉻酸鉀、二苯碳酰二肼、丙酮、硫酸、磷酸、氫氧化鈉、鹽酸均為分析純。

1.3實驗方法

稱取一定量PAC置于250mL碘量瓶中，加入100 mL重鉻酸鉀溶液，在恒溫水浴振蕩器中振蕩一定時間。反應后過濾，采用二苯碳酰二肼分光光度法測定剩余溶液中的Cr(VI)濃度。

2　結果與討論

2.1PAC對六價鉻的吸附速率曲線

用蒸餾水配制0.5mg/L（超標10倍，根據《地表水環境質量標準》III類水質標準）、1.5 mg/L（超標30倍）、2.5 mg/L（超標50倍）六價鉻溶液（pH=5.8），投加0.05g粉末活性炭，在90r/min的振蕩速度下考察5℃（代表水源地冬季水體溫度）、15℃（代表春、秋季水體溫度）、25℃（代表夏季水體溫度）三個溫度下PAC對六價鉻的吸附平衡時間。

圖1　5℃下PAC對六價鉻的吸附速率曲線

圖2　15℃下PAC對Cr(VI)的吸附速率曲線

圖3　25℃下PAC對六價鉻的吸附速率曲線

由圖1、2、3可知，在三個溫度下，PAC對超標10倍（0.5mg/L）的六價鉻1h就能達到吸附平衡，且去除率達到80%左右；而對超標30倍（1.5mg/L）、50倍（2.5mg/L）的六價鉻而言，隨著溫度的升高，吸附平衡時間延長，去除率下降。5℃時，吸附1.5mg/L、2.5mg/L的六價鉻分別需要4h、5h，去除率分別為71.13%和60.8%；而15℃、25℃時，平衡分別需要達到5h、6h，在25℃時，對1.5mg/L、2.5mg/L六價鉻的去除率下降至64.4%、49.88%。由分析可知，在春秋季和夏季應急處理高超標倍數的突發六價鉻污染時，可通過加大PAC投加量來縮短吸附時間和提高吸附去除率。

2.2振蕩速度對吸附效果的影響

圖4　振蕩速度的影響

PAC對六價鉻的吸附去除率先隨著振蕩速度的增大而增大，在90r/min時達到最大，但隨著振蕩速度的繼續增大，去除率又開始下降。主要是因為為提高振蕩速度，加速了溶液中離子的運動，有利于六價鉻向固液界面擴散；但隨著振蕩速度的繼續，PAC表面吸附Cr(VI)的會產生脫附現象，使得去除率下降。

2.3吸附等溫線的測定

實驗條件：t=6h，W=0.05g，pH=5.8，振蕩速度90r/min

圖5不同溫度PAC對六價鉻的吸附等溫線Freundlich等溫模型線性表達式為：

圖6　Freundlich等溫吸附模型擬合結果

表1　Freundlich等溫吸附模型擬合結果

Langmuir等溫吸附模型的線性數學表達式[9]為：

圖7　Langmuir等溫吸附模型擬合結果

表2　Langmuir等溫吸附模型線性擬合結果

由表1、2可見，Freundlich和Langmuir等溫吸附模型可以很好的擬合PAC對六價鉻的吸附規律。

[1]阮仁良,張勇.黃浦江上游水源地突發性水污染事故應急處置預案探討[J].上海水務,2006,22(3):1-4.

[2]張勇,徐啟新,楊凱,等.城市水源地突發性水污染事件研究述評[J].環境污染治理技術與設備,2006,7(12):421-424.

[3]王新剛,劉學卿,陳芳艷,等.粉末活性炭應急處理原水中鎘突發污染的研究[J].水處理技術,2011,37(7).

劉學卿（1985—），女，江蘇鎮江，工程師，從事環境監測工作。