有機(jī)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(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州　730021；

2.甘肅省科學(xué)院自然能源研究所，甘肅 蘭州　730046；

3.天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司，江蘇 常州　213015)

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有機(jī)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(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州730021；

2.甘肅省科學(xué)院自然能源研究所，甘肅 蘭州730046；

3.天地(常州)自動(dòng)化股份有限公司，江蘇 常州213015)

【摘要】以蘭州市柳溝河水質(zhì)為研究對(duì)象，分析確定污水中有機(jī)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(biāo)，優(yōu)選吸附劑活性炭的預(yù)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(shí)間及震蕩強(qiáng)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(shí)間1.5h，震蕩強(qiáng)度100r/min。

【關(guān)鍵詞】有機(jī)污染物；吸附特性；最佳條件

活性炭吸附是目前國內(nèi)外應(yīng)用較多的一種水處理方法?；钚蕴康奈阶饔梅譃閮蓚€(gè)方面，一是物理吸附，活性炭內(nèi)部分子在各個(gè)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(xué)吸附，活性炭與被吸附物質(zhì)之間的化學(xué)作用?；钚蕴康奈绞巧鲜龆N吸附綜合作用的結(jié)果。本研究以蘭州市柳溝河水質(zhì)為研究對(duì)象，以污水中的COD和活性炭吸附量為指標(biāo)，優(yōu)選吸附劑的預(yù)處理方法，從而調(diào)整活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)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(shí)間及震蕩強(qiáng)度對(duì)吸附特性的影響，從而分析確定出污水中有機(jī)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(zhì)，顆?；钚蕴?，鹽酸為分析純。

恒溫水浴振蕩器，PHS-2型酸度計(jì)，GDS-3型光電式渾濁度儀，烘箱，分析天平，SHB-III型循環(huán)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(jì)，秒表，1000mL量筒。

1.2水樣的采集

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

2結(jié)果與分析[2-8]

2.1活性炭預(yù)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(shí)，分別采用蒸餾水和5%稀鹽酸為預(yù)處理劑，以活性炭吸附量和污水COD去除率為指標(biāo)。結(jié)果如圖1、圖2所示。

圖1　預(yù)處理劑對(duì)吸附劑吸附量的影響

圖2　預(yù)處理劑對(duì)污水COD去除率的影響

由圖1、圖2可以看出，用5%稀鹽酸預(yù)處理時(shí)，活性炭的吸附量明顯較高。活性炭投加量為300mg時(shí)，活性炭的吸附量達(dá)到最大。因此，稀鹽酸預(yù)處理活性炭的方法優(yōu)于蒸餾水，以下實(shí)驗(yàn)都采用5%稀鹽酸預(yù)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(tài)和溶解度與pH值有關(guān)，從而影響吸附特性?；钚蕴苛６?0目，活性炭用量300mg，吸附溫度25℃，吸附時(shí)間1h，振蕩強(qiáng)度150 r/min的條件下，調(diào)節(jié)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(jié)果表明，隨著pH值的增大，活性炭吸附量和COD去除率都相應(yīng)的增大。但當(dāng)pH值到達(dá)9.0時(shí)，活性炭吸附量和COD去除率反而減小，這是因?yàn)槲鬯畃H值對(duì)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(shí)間1h，振蕩強(qiáng)度150r/min的條件下，調(diào)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(jié)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(yīng)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?yàn)轭w粒越細(xì)，活性炭比表面積越大，細(xì)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(zhì)向微孔中擴(kuò)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(shí)間1h，振蕩強(qiáng)度150r/min的條件下，調(diào)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(jié)果表明，當(dāng)吸附溫度達(dá)到30℃時(shí)，活性炭吸附量和COD去除率都達(dá)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(shí)間的確定

吸附平衡所需時(shí)間取決于吸附速度，吸附速度越快，達(dá)到平衡所需時(shí)間越短。在污水pH8.0，活性炭粒度20目。活性炭用量300mg，吸附溫度為30℃，振蕩強(qiáng)度150r/min的條件下，調(diào)整吸附時(shí)間，使時(shí)間分別為0.5h、1h、1.5h、2h，確定出最佳吸附時(shí)間。結(jié)果表明，當(dāng)吸附時(shí)間達(dá)到1.5h時(shí)，活性炭吸附量和COD的去除率都達(dá)到最大值。由此，最佳吸附時(shí)間確定為1.5h左右。

2.2.5震蕩強(qiáng)度的確定

在污水pH8.0，活性炭粒度20目?；钚蕴坑昧?00mg，吸附溫度為30℃，吸附時(shí)間1.5h的條件下，調(diào)整震蕩強(qiáng)度，使強(qiáng)度分別為50、100、150、200r/min的活性炭中，確定出最佳振蕩強(qiáng)度。結(jié)果表明，當(dāng)震蕩強(qiáng)度度為100r/min時(shí)，COD的去除率和活性炭吸附量均達(dá)到最大值，由此，最佳震蕩強(qiáng)度確定為100r/min左右。

3結(jié)論與討論

以污水中活性炭吸附量和COD為指標(biāo)，采用單因素法研究污水pH、活性炭粒度、吸附溫度、吸附時(shí)間及震蕩強(qiáng)度對(duì)吸附特性最佳條件，得出最佳條件為活性炭預(yù)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(shí)間1.5h，震蕩強(qiáng)度100r/min。在此條件下水中有機(jī)污染物的去除率可達(dá)到80%以上，符合國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

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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(hào)：X523

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-288X(2016)02-0064-02

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

引用文獻(xiàn)格式：謝偉雪等.有機(jī)污染物吸附特性最佳條件的確定[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2016，41(2)：64-65.