活性炭纤维吸附饮用水中微污染有机物的研究

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随着工业的迅速发展,大量有毒化学品进入水环境。饮用水安全问题越来越受到广泛的关注。针对饮用水中有机微污染物经常超标的问题,本论文利用活性炭纤维对饮用水中存在的典型微污染有机化合物(腐殖酸、三氯甲烷和四氯乙烯)进行了吸附性能研究,为微污染饮用水的安全净化处理提供了新的思路。   活性炭纤维性能优越,吸附量大,机械强度高,吸附、脱附速率快,正逐渐地被应用于废水处理和饮用水的净化。本文介绍了活性炭纤维用于饮用水水质净化的国内外最新研究进展,并对其应用前景进行了展望。   虽然饮用水中的有机化合物浓度很低,但却会给人类健康带来极大危害。腐殖酸是天然水体中有机物的重要组分,是引起饮用水卫生和安全问题的主要因素。在利用氯消毒的过程中,次氯酸盐与腐殖酸反应通常会生成诸如三氯甲烷、一溴二氯甲烷、二溴一氯甲烷等三卤甲烷物质,而三氯甲烷则是其中主要的一种,已被证实具有致癌性。四氯乙烯是一种难降解的氯代烯烃化合物,被广泛用于干洗、金属清洗等生产环节和领域,向环境的排放会造成水体、大气和土壤的污染,并对人体健康造成危害,已被美国国家环保局定为人类可疑致癌物。   本文采用四种比表面积不同的粘胶基活性炭纤维(ACF)作为吸附剂,对饮用水中有机微污染物腐殖酸、三氯甲烷和四氯乙烯的吸附脱除进行了研究,从吸附热力学和吸附动力学两方面来研究活性炭纤维对三种有机污染物的吸附性能和吸附机理。主要研究结果如下:   1、在研究的浓度和温度范围内,初始浓度增大,活性炭纤维对腐殖酸、三氯甲烷和四氯乙烯的吸附速率随之加快,平衡吸附量也有所增加:平衡吸附量随着温度的升高而减少,吸附速率随温度的升高而增大。活性炭纤维对腐殖酸的吸附平衡数据能较好地符合Langmuir吸附等温方程,而对三氯甲烷和四氯乙烯的吸附平衡数据能较好地符合Freundlich吸附等温方程。腐殖酸、三氯甲烷和四氯乙烯在活性炭纤维上的吸附焓变均为负值,表明吸附是放热过程。由于吸附焓变绝对值较小,均为物理吸附过程;活性炭纤维对三种有机污染物的吸附自由能均为负值,说明该吸附过程为自发的不可逆过程。活性炭纤维对腐殖酸的吸附是熵增过程,而对三氯甲烷和四氯乙烯的吸附是熵减过程。   2、活性炭纤维对腐殖酸的吸附能够较好地符合准一级动力学方程,液膜扩散为吸附速率的控制步骤;对三氯甲烷和四氯乙烯的吸附能较好地符合准二级吸附速率方程,吸附速率主要由颗粒内扩散控制。
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