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果壳活性炭粒径大小对腐殖酸吸附效果的影响

时间:2018/5/4 17:28:47

腐植酸是常见的消毒副产物的前质,在消毒氯化处理过程中会产生三卤甲烷、卤乙酸等致癌物质。果壳活性炭是一种较为常用的吸附剂,具有丰富的微孔结构,较大的比表面积,能够有效去除水中小分子的有机物。本文以腐植酸作为吸附质,以同一种果壳活性炭为吸附剂,研究了四种粒径大小的果壳活性炭对腐植酸的吸附效果,所得结果对于充分发挥果壳活性炭吸附腐植酸的效能具有借鉴意义。实验方法如下:

1、腐殖酸原水配制

本实验用腐植酸购于天津市光复精细化工研究所,其含灰分为10%、水分<8%、含铁量<0.3%。用电子秤称取1g腐植酸溶于容量为1L的容量瓶中,并投加1gNaOH以增加腐植酸的溶解性,配置成浓度为1g/L的腐植酸标准液,置于容量瓶中保存。用移液管分别量取1mL、2mL、3mL、4mL、5mL、6ml腐植酸标准液,并分别投加于容量为500mL的容量瓶中,补水至500mL,配置成浓度为2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L、12mg/L的腐植酸原水。

果壳活性炭粒径大小对腐殖酸吸附效果的影响

2、果壳活性炭的分选

实验选用的果壳活性炭购于河南金牟山环保科技有限公司。采用人工碾碎的方法,将果壳活性炭碾碎,并用四种目数(30、40、50、60)的筛子进行分选,分选出A、B、C、D四种粒径大小的果壳活性炭,分别为30-40目、40-50目、50-60目、>60目。

3、静态等温吸附实验

吸附剂吸附能力的大小以平衡吸附量表示,平衡吸附量按下式计算:

Qe=V(Co-Ce)/W

式中Qe表示吸附容量(mg/g);V表示溶液体积(L);W表示吸附剂投加量(g);Co表示原水中吸附质浓度(mg/L);Ce表示吸附平衡时水中剩余吸附质浓度(mg/L)。

分别将浓度为2mg/L、4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L、12mg/L的腐植酸原水500ml置于六个烧杯中,每个烧杯投加相同粒径果壳活性炭0.1g,将六个烧杯置于六连搅拌机上,设定转速为200r/min,时间设定为24h,24h后分别取样测定UV254余值,样品测定之前通过0.45um滤膜过滤。通过腐植酸浓度标线(图1)计算出剩余腐植酸浓度,绘制活性炭的吸附等温线,并对实验结果进行Freundlich和Langmuir公式的拟合。

图1 腐植酸浓度曲线

4、吸附动力学实验

分别将浓度为6mg/L的腐植酸溶液500ml置于六个烧杯中,每个烧杯投加同种粒径的活性炭0.1g,搅拌器设定的转速为200r/min,吸附时间分别为1h、4h、7h、10h、13h、16h、19h、22h。吸附结束后测定剩余腐植酸浓度,计算出腐植酸去除率。

5、结论

通过研究四种粒径的果壳活性炭对腐植酸的吸附效果得到以下结论:

四种粒径果壳活性炭对腐植酸的吸附均符合Freundlich和Langmuir公式,且果壳活性炭的粒径越小,对腐植酸的吸附量越大,吸附速度越快,达到平衡所需时间越短。粒径为>60目的果壳粉状活性炭的吸附量略高于粒径为50-60目的果壳颗粒活性炭

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