水处理活性炭吸附性能指标的表征与应用

中国环境科学 2007,27(3)：289~294 China Environmental Science

水处理活性炭吸附性能指标的表征与应用

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张 巍1,应维琪1,常启刚1,蒋文新1,戴伟娣2,蒋剑春2 (1.华东理工大学资源与环境工程学院,上海 200237；

2.中国林业科学研究院林产化学工业研究所,江苏 南京 210042)

摘要：使用碘值、苯酚值、甲基蓝值和丹宁酸值4种吸附容量性能指标组成水处理活性炭选型技术.经BET测试验证,碘值可以体现活性炭中孔径略大于1.0nm微孔的发达程度,表征比表面积大小;甲基蓝值则代表孔径大于1.5nm的微孔和中孔发达程度;而丹宁酸值代表直径大于2.8nm左右的中孔数量;苯酚值体现活性炭表面化学信息,可表征活性炭对于小分子芳环类和极性有机物的吸附能力.硝基苯、甲基叔丁基醚(MTBE)、双酚A(BPA)、腐殖酸以及焦化厂二级生化出水的吸附实验结果均验证了该技术作为水处理活性炭实用选型方法的有效性. 关键词：活性炭选型；吸附容量；碘值；甲基蓝值；苯酚值；丹宁酸值

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2007)03-0289-06

Adsorptive capacity indicator based method of carbon selection for treatability. ZHANG Wei1, YING Wei-chi1*, CHANG Qi-gang1, JIANG Wen-xin1, DAI Wei-di2, JIANG Jian-chun2 (1.College of Resources and Environmental Engineering, East China University of Science and Technology, Shanghai 200237, China；2.Institute of Chemical Industry of Forest Products, Chinese Academy of Forestry, Nanjing 210042, China). China Environmental Science, 2007,27(3)：289~294 Abstract：The carbon selection method employing a set of four adsorptive capacity indicators was presented. The results of BET measurements of specific surface area and pore volume for many activated carbon samples suggested that those indicators were excellent indicators of the carbon’s pore structure. The activated carbon samples with a high iodine number had a large specific surface area and plenty of small micropores (pore diameter >1.0nm). The methylene blue number was well correlated with larger micropores of >1.5nm in diameter and that the tannic acid number with mesopores of >2.8nm. The phenol number of a carbon was a good indicator of its surface acidity due to oxygen containing organic functional groups. The activated carbon samples with a high phenol number exhibited a high capacity for small size aromatic and/or oxyenated polar organic compounds. This simple and effective method of carbon selection was successfully employed in the bench adsorption treatment for removing nitrobenzene, MTBE, BPA, humic acid from the feed streams as well as the organic constituents of a biotreated coking plant effluent.

Key words：carbon selection；adsorptive capacity；iodine number；methylene blue number；phenol number；tannic acid number

活性炭作为吸附剂在水处理领域广泛应用.

包含的活性炭表面化学性质信息,探讨该选型技

但由于各类活性炭在孔径分布和表面化学性质术的适用范围和应用方法,并以硝基苯、甲基叔上的不同,常用的BET比表面积、碘值、甲基蓝丁基醚(MTBE)、双酚A(BPA)、腐殖酸以及焦化值等指标均无法单独表征活性炭对于水中各类厂二级生化出水的吸附实验验证其实际功效. 污染物的吸附性能[13],导致在实际应用中无法

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选择最适宜的炭型.针对国内缺少简易、有效的

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1 材料与方法

活性炭选型技术的情况[24],作者曾提出由4种分1.1 材料与仪器 子大小不同的水处理指标化合物(苯酚、碘、甲基蓝和丹宁酸)构成一套活性炭吸附性能指标选炭技术[46].本研究在此基础上,对这4种指标化

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活性炭由中国林业科学研究院林产化学工

收稿日期：2006-09-21

基金项目：华东理工大学科学基金资助项目(XD20B01403) * 责任作者, 教授, wcying@

合物代表的孔径大小进行表征;并考察苯酚值所

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业研究所(简称南京林化所)及上海、太西等大型活性炭厂提供(表1).碘(分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司);苯酚(分析纯,上海菲达工贸有限公司和桥分公司);甲基蓝(生物染色剂,上海化学试剂公司);丹宁酸(分析纯,中国医药集团上海化学试剂公司);硝基苯(分析纯,上海凌峰化学试剂有

限公司);MTBE(工业级,上海炼油厂);BPA(化学级,上海试剂一厂);腐殖酸(生化试剂,上海巨枫化学科技有限公司).

表1 商业活性炭吸附性能

Table 1 Adsorptive capacity indicators for commercial

activated carbons

炭 型

苯酚值 碘值 甲基蓝值丹宁酸值

太西柱形炭ZJ-15 76.3

933 256 14.9 太西破碎炭8×30 74.6

902 204 8.10 华辉破碎炭 74.8 887 272 95.8 新华破碎炭PJ8×30 77.6

1017 254 50.9 华理柱形设备科炭 61.9 543 <150 33.3

上海破碎果壳炭 113

1012 292 113 上海破碎椰壳炭 109 1202 327 16.4 上海柱形炭18# 81.9

910 225 7.73 上海柱形炭18#II 77.1 1068 243 9.23 上海破碎原煤炭 81.0

1114 313 42.3 上海破碎果壳炭专用 111 1033 307 105 上海破碎椰壳YK-2 131

999 164 13.2 上海柱形炭Φ1.5mm 81.6 981 290 10.3 上海粉状木质炭A 101 989 293 39.3 上海粉状木质炭B (氯化锌活化) 38.2 1096 343

126

上海粉状木质炭 C

(磷酸活化)

43.6 879 241 151

南京林化所粉状木质炭A 42.6 1059 304

38.8

南京林化所粉状木质炭B

(磷酸活化)

24.4 805 334 205

注: 未注明材质的炭型均为煤质炭,未注明活化方式的均是

水蒸气活化,II表示同炭型第二批样品

Unico UV200型紫外可见分光光度计(上海尤尼柯仪器有限公司);7900型气相色谱仪(天美科技有限公司);ASAP 2020M物理吸附测定仪

(Micromeritics);ES-810型计量泵(易威奇泵业);BSZ-160改进型自动采样器(上海沪西分析仪器厂).

1.2 分析方法

水样中碘、苯酚、甲基蓝、丹宁酸、硝基苯、BPA、腐殖酸浓度利用分光光度法分别在波长600,268,613,275,268.5,276,254nm处检测.水样中MTBE采用气相色谱法分析,采取直接进样方式,MTBE保留时间约为0.5min,检测下限为

0.5mg/L[7-8].

pHpzc表示颗粒表面零电荷时的pH值,采用质量滴定法测定[9]. 1.3 指标测定方法

炭样预处理:采用咖啡研磨机将活性炭样品快速打碎成粉末状,筛分取得180目以下炭颗粒.用去离子水清洗至洗炭水pH值没有明显变化,最后在105℃干燥12h,存放在干燥器内备用[6].

根据前期实验结果,为使溶液和活性炭充分

接触,除吸附速度较快的碘(手工摇动

2min[10])外,

振荡方式采用滚动旋转方法,苯酚、甲基蓝、丹

宁酸5r/min分别摇动2,8,12h.

1.4 吸附容量与穿透实验方法 …… 此处隐藏：3854字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……