BAC工艺中活性炭去除水中重金属Pb(Ⅱ)的机理研究

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本文对臭氧-活性炭工艺(BAC工艺)中活性炭去除水中重金属Pb(Ⅱ)的机理进行了研究。所用活性炭包括小试工艺(0~279 d)四个对比活性炭柱(两种指标活性炭、进水有无臭氧氧化的进水)的样品和水厂BAC工艺使用0.75~10年的活性炭样品,构成了 BAC工艺中活性炭的整个生命周期。本文监测了小试BAC工艺运行期间的进出水水质,对BAC工艺不同运行时期活性炭进行了表征,并测试了其去除水中Pb(Ⅱ)的性能。BAC工艺不同运行时期活性炭去除Pb(Ⅱ)的实验结果显示,BAC工艺中活性炭对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能整体上随运行时间先短期降低后增强的特点。根据BAC工艺活性炭对水中Pb(Ⅱ)的去除情况,活性炭表面表征分析,微生物对活性炭吸附Pb(Ⅱ)没有明显影响等,归纳BAC工艺活性炭去除水中Pb(Ⅱ)的机理为以下两个阶段:第一阶段,BAC工艺初期(0~约60 d),由于新活性炭表面呈碱性,使得Pb(Ⅱ)的去除以形成Pb(OH)2沉淀为主,随着活性炭表面碱性的降低,去除能力逐渐减弱;第二阶段,随着小试BAC工艺的运行,活性炭逐渐变为表面酸性,酸性官能团逐渐积累丰富,同时越来越多的Ca等金属元素附着在活性炭上,从而逐渐过渡为离子交换、络合等的去除机理。线性相关性分析结果可知,BAC工艺活性炭对水中Pb(Ⅱ)的去除能力可由活性炭的实时酸性官能团含量(R2=0.793)、表面Ca含量(R2=0.761)、运行时间(R2=0.748)、等电点(R2=0.630)预测;对于刚投入使用的新活性炭,可由碱性降低阶段(0~约60d)的pH(R2=0.818)来预测。
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