飲用水源地突發(fā)六價鉻污染的吸附應(yīng)急處理研究

劉學(xué)卿　丁文婧　郭　蕾

（1鎮(zhèn)江市環(huán)境監(jiān)測中心站江蘇鎮(zhèn)江2120002江蘇省水文水資源勘測局揚(yáng)州分局江蘇揚(yáng)州225000）

飲用水源地突發(fā)六價鉻污染的吸附應(yīng)急處理研究

劉學(xué)卿1丁文婧2郭蕾1

（1鎮(zhèn)江市環(huán)境監(jiān)測中心站江蘇鎮(zhèn)江2120002江蘇省水文水資源勘測局揚(yáng)州分局江蘇揚(yáng)州225000）

以鎮(zhèn)江市征潤州水源地突發(fā)六價鉻污染為背景，研究了活性炭吸附工藝對不同超標(biāo)倍數(shù)下六價鉻污染的應(yīng)急處理效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在5℃、15℃、25℃三個溫度下，PAC對超標(biāo)10倍的六價鉻1h就能達(dá)到吸附平衡，且去除率達(dá)到80%左右；而對超標(biāo)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(dá)到最大，但隨著振蕩速度的繼續(xù)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(guī)律。通過實(shí)驗(yàn)室小試研究，為可能突發(fā)的鉛污染事故應(yīng)急處理提供了技術(shù)支持。

突發(fā)污染；六價鉻；吸附；應(yīng)急處理；粉末活性炭

城市水源地污染，正嚴(yán)重威脅著城市供水系統(tǒng)安全，已成為我國當(dāng)前重大的社會公害。如何快速、有效地處理水源地突發(fā)性水污染事故已成為亟待解決的問題[1]。重金屬是環(huán)境中普遍存在的一類污染物，具有高穩(wěn)定性、難降解性、可累積性和毒性等特點(diǎn)。六價鉻具有顯著的致癌、致突變作用[2]。目前，關(guān)于處理含鉻廢水的研究很多，但涉及處理飲用水源地突發(fā)鉻污染的研究卻很少，本研究旨在為鎮(zhèn)江征潤州水源地突發(fā)六價鉻污染提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)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(yōu)點(diǎn)已被視為處理各類突發(fā)污染的首選吸附劑[3]。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器

721可見分光光度計(jì)（上海欣茂儀器公司）；FA2004N電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司）；PHS—3C型精密pH計(jì)（上海精密科學(xué)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(shí)驗(yàn)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(yīng)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(jié)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(biāo)10倍，根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》III類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)）、1.5 mg/L（超標(biāo)30倍）、2.5 mg/L（超標(biāo)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(biāo)10倍（0.5mg/L）的六價鉻1h就能達(dá)到吸附平衡，且去除率達(dá)到80%左右；而對超標(biāo)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(dá)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(yīng)急處理高超標(biāo)倍數(shù)的突發(fā)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(dá)到最大，但隨著振蕩速度的繼續(xù)增大，去除率又開始下降。主要是因?yàn)闉樘岣哒袷幩俣龋铀倭巳芤褐须x子的運(yùn)動，有利于六價鉻向固液界面擴(kuò)散；但隨著振蕩速度的繼續(xù)，PAC表面吸附Cr(VI)的會產(chǎn)生脫附現(xiàn)象，使得去除率下降。

2.3吸附等溫線的測定

實(shí)驗(yàn)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(dá)式為：

圖6　Freundlich等溫吸附模型擬合結(jié)果

表1　Freundlich等溫吸附模型擬合結(jié)果

Langmuir等溫吸附模型的線性數(shù)學(xué)表達(dá)式[9]為：

圖7　Langmuir等溫吸附模型擬合結(jié)果

表2　Langmuir等溫吸附模型線性擬合結(jié)果

由表1、2可見，F(xiàn)reundlich和Langmuir等溫吸附模型可以很好的擬合PAC對六價鉻的吸附規(guī)律。

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

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

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

劉學(xué)卿（1985—），女，江蘇鎮(zhèn)江，工程師，從事環(huán)境監(jiān)測工作。