在饮用水处理过程中颗粒活性炭过滤器中的颗粒特性

在饮用水处理过程中颗粒活性炭过滤器中的颗粒特性摘要在过滤实验中调查了水中元素的组合物和附着在颗粒活性炭表面的细菌。

实验结果表明，被附着在活性炭表明的颗粒可以形成新的更大的颗粒。

单独的颗粒活性炭表面吸附，可以增加了活性炭的颗粒的尺寸从5到25微米。

由于元素在颗粒活性炭过滤器除去中的选择性的原因引起的颗粒的金属元素的比例增加。

摩尔比例的分布表明涉及的有机和无机物质大颗粒成分复杂。

有机的比例占总碳附着于颗粒40%。

相比溶解的碳，有三卤甲烷有机碳颗粒形成的可能，特别是对那些尺寸大于10微米。

更大的碳为了提供更多的空间和更强的附着细菌而起到了细菌的消毒防护。

在25°C.下，经24小时后残余附着细菌经氯气消毒后增加到100–1000 CFU /毫升。

关键字饮用水处理、活性炭过滤器、细菌附着于碳引言颗粒活性炭（GAC）滤波器，作为一种深度处理工艺，用于饮用水净化（1994）。

在过滤过程中，微生物降解污染物在颗粒活性炭过滤系统中被发现（Lambert等人。

，1996；施雷伯等人。

，1997），和细菌定植引起在水中发生改变生物颗粒活性炭过滤器（c2005，2007）。

近年来，水生原生动物发现在美国和其他国家，表明浊度是作为饮用水安全控制指标（本，1997）。

原生动物的发生概率与流量密度相关（＞2微米）（哈格斯海默等人，1998）。

粒子的数量，尤其是那些有大小2 微米以上，提高了活性炭过滤能力（王等人，2008；朱等人。

，2009）。

此外，相关微生物颗粒被释放从颗粒活性炭过滤器中细菌附着在颗粒活性炭表面（彼埃尔和安妮，1997；美国，2004；林等人。

，2006）。

粒子的化学或细菌性能可能影响出水水质。

以往的研究主要集中在微污染物质的去除一些报道上的粒子性质；，（张，2009）。

在本文中，对粒径分布，元素组成和细菌进行了规模的实验研究。

此外，相关微生物颗粒被释放从颗粒活性炭过滤器细菌附着在颗粒活性炭表面很难被氯化（彼埃尔和安妮，1997；美国，2004；林等人。

，2006）。

因此，对粒子性质产品质量关注他的存在。

粒子的化学或细菌性可能影响出水水质。

以往的研究主要集中在微污染物质的去除。

一些报道上的粒子性质在颗粒活性炭水净化（1994；张，2009）。

在本文中，对粒径分布，元素组成和细菌附着于碳进行了大规模的实验研究。

1材料和方法1.1采样地点采集水样，在中国南京污水处理厂实验颗粒活性炭设备。

从长江原水经混凝，沉淀和砂滤。

玻璃柱，用活性炭吸附，安装后立即沙滤和最后的氯化之前。

该实验原理图如图1所示。

表1给出了对颗粒活性炭吸附器的设计参数。

反洗过程，如表1所示，过程如下：一个初始的气水反冲洗步骤，其次是洗水。

表2中列出的是采用煤炭理化指标是。

1图一、颗粒活性炭（GAC ）设施的实验原理表一、对颗粒活性炭滤柱的设计参数表二、活性炭主要平均理化指标 2实验方法1.2.1 颗粒特性采集水样，从颗粒活性炭滤柱分析颗粒的数量和大小分布。

三个平行样品，每50毫升的体积，测定了颗粒计数仪（美国）。

仪器法测量颗粒尺寸范围从2到200微米和总数编号从1到18000 （CNT ）／ml 。

活性炭表面官能团的变化采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR ，avatar330，Thermo Nicolet 公司，美国）进行酸碱滴定。

使用表面积和孔径分析仪测定其表面积和多孔结构（ASAP 2020，麦克，美国）。

1.2.2 SEM / EDS 检查一公升的水样本是通过一个0.45 微米膜过滤器过滤（微孔）的装置过滤后的水粒子。

过滤膜，连同拦截的粒子，然后在无菌条件下自然干燥（25±1）°C和扫描电子显微镜测定.半定量的元素组成的粒子（JSM-5610LV ，日本电子公司，日本）通过能量色散谱（，热电公司，美国）。

所有的膜样品的金属与黄金和以前选择的第一表面面积约1平方厘米的SEM ／EDS 研究。

所有的测量进行了20 kV加速电压和微米大小的电子束随机扫描在选定的部分的表面。

五十个人进行随机扫描进行避免与随机粒子的存在的问题（，2004；凯吉斯等人。

）。

从这些粒子测量实验结果记录样品元素的含量。

用于分析的精度，测量每个样本一式三份和考试进行了六次在为期6天的时间间隔。

因此，测量达到900有效数据点，共十八个样本，每个样本点从工厂。

通过统计分析得到的方差是一个单元的概率颗粒的元素组成的碳与氧的所有金属元素的摩尔比分析（奥伯多斯特，2001；inoueet 等人。

，2004）。

1.2.3连接到其他细菌的活性炭单独的高压灭菌纱布过滤器是用来过滤通过颗粒活性炭的水，由先前描述的方法制备（野营等人。

，1986）。

十公升的水通过网状过滤器过滤测量每个样品一式三份。

然后过滤器进行无菌切半，放在一个300毫升容器中，无菌，试剂级水（Milli-Q系统；Millipore公司，美国）。

每个容器大力手摇去除颗粒过滤器。

纱布除去和悬浮颗粒后在2毫克/升次氯酸钠氯化为30min，4°C（pH 6.5～7）在黑暗中。

这个程序能有效消除细菌和绿色不在活性炭制。

一个同质化的技术被用来定量解吸的微生物的活性炭粉，如前所述，（野营等人。

，1985）。

脱附在R2A培养基培养的细菌在25°另外3天，细菌是用一个高分辨率扫描电子显微镜才能观察的形态（jsm-5410lv，日本电子公司，日本）。

扫描电子显微镜进行了电子显微镜在实验室，在科学和技术设备研究中心，南京大学，中国。

样品经2.5%戊二醛固定在0.1 mol/L磷酸盐缓冲处理。

随后，对样品进行洗涤和脱水在分级系列的乙醇溶液（30%，50%，70%，90%和100%）。

样品的临界点干燥，涂有铂.1.2.4 水质分析产品水质测定五复制样品。

碳酸钙（毫克/升，计算为CO32-）是由酸碱滴定分析，而硫酸钠（毫克/升计算出的SO42-），绿泥石（毫克/升，计算为CL-硝酸盐（毫克/升，计算为NO3-）进行了分离子色谱法（dx-500，戴安，美国，50版电化学检测器，适用于分析柱尺寸4毫米，250毫米和阴离子抑制器—长度为4毫米超）。

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP的Optima 2100DV，珀金埃尔默，美国）被用于确定金属元素的浓度，包括钾，钙，铝和硅。

总碳（TC）的浓度使用总有机碳分析仪测定（离子西弗斯800，巨石作物，美国）。

溶解有机物质（DOM）在产品水的分离使用XAD-8和XAD-4树脂（Supelco贝尔丰特，美国）。

水样品通过XAD-8/XAD-4树脂柱，含有约2升的树脂浆，以每小时两个床体积率（4升/小时）。

自然的有机小分部分：亲水性物质，疏水性的中性和疏水性物质。

再对可能形成三卤甲烷（THMFP）进行测量，用标准的方法5710b（APHA，1987）。

所有的样本调整pH值为7 +0.2，保护与磷酸盐液和氯化与足够的过剩量集中次氯酸钠。

游离氯的残留浓度控制在3左右–5毫克/ LAT的反应期结束（需要7天（25 2）°C）。

在这个反应的最后阶段，该余氯立即淬火Na2SO3和三卤甲烷是立即进行测定。

2结果与讨论2.1的变化在过滤周期颗粒如图2所示，粒子的数量（＞2 微米）在颗粒活性炭过滤器组成超过从砂过滤器产品水在颗粒活性炭进水。

过滤器组成颗粒的水平达到223个/毫升，5～25 微米的大小范围明显增加（图2A）。

此外，在图2b中的实验结果表明，在活性炭过滤进水和E 组成粒子的相关性较低，与R值为0.22。

在组成微粒的增加是由于生物和非生物颗粒活性炭滤池中物质的积累（Lin等人。

，2006）。

粒子的多样性是通过在活性炭表面的捕获和偏差的相互作用决定的。

最具影响力的颗粒首先被均匀附着的官能团的活性炭表面的吸附。

碳的多孔表面提供颗粒积累在活性炭表面和孔隙中即使有一个积极的保护。

随后，沉积的颗粒将通过与有机物相互结合形成新的颗粒物质，细菌和胞外酶（Schorer和艾塞尔，1997）。

在这个过程中，小尺寸的颗粒（＜2 微米）可聚合大颗粒（＞2 微米），丰富的元素和成分的存在。

对颗粒活性炭表面保留主要取决于范德瓦尔力和化学键的统一（陈等人。

，2007）。

粒径逐渐加大对活性炭表面形成相当地使用结构，特别是在颗粒的外层。

粒子的外部，也很容易脱落或剪切O 创建更多的小颗粒的个人完整的颗粒。

这二不同行为的个人原因脱落的颗粒数的增加（＞2 微米）在活性炭过滤的装置组成。

此外，它表明，E 组成粒子排放随着产品的水，这是相互的形成和释放的粒子从活性炭表面的确定。

在 E 组成粒子的量的影响是独立的。

颗粒大小（微米）过滤时间（h）粒度分布的品种（A）和（B）的颗粒（＞2 微米）在活性炭过滤2.2颗粒的元素组成颗粒的元素的组合物，通过方差能谱测定和统计分析研究。

实验结果表3和图3所示。

颗粒中的元素主要由钙，铁，铝，硅，碳和氧。

在装置中组成颗粒的金属元素的比例，占55%，明显高于进水（约27%）。

如图3所示，E 组成粒子有更多的多孔、疏松的表面结构与进水颗粒相比。

实验结果表明，有由在颗粒活性炭过滤器吸附和生物降解去除元素选择性。

一个定型构件变化机理作了如下（弗洛雷斯和cabassud，井上等人，1999；。

2004；液氨等人。

，2005）：硅作为一种重要的非金属元素，存在于天然水环境，也释放出石英砂过滤介质中；在活性炭表面粒子的形成过程中发生的结晶格的替代品，其中硅元素是由金属元素如钙取代，铝和铁；其他非金属元素，如碳和氧，有机物质的吸附和生物降解发生在颗粒，从而降低碳和氧元素比例。

金属元素，包括铝和铁，能与碳的有机官能团对坐标来提高金属元素的比例。

金属元素和非金属性材料的去除是逐渐增强的粒子形成的大小增加在积累。

物质的变化是由颗粒活性炭过滤器脱落颗粒的元素组成反映。

金属元素显然是大小为3 微米以上的颗粒的增加，这表明在较大的颗粒发生重金属中毒的可能性。

因此，它是微波通过控制与3微米以上的水产品颗粒活性炭颗粒大小减少从金属化合物的潜在危险。

该品种的阴离子和金属产品水元素进行研究来进一步验证上述分析颗粒的元素组成。

如表4所示，负离子的浓度，如NO3-，CO32-和SO42-，在颗粒活性炭过滤器组成随着活性炭增加而增加。

但有下降趋势的金属元素，如Si，Ca，Al和K在颗粒活性炭过滤器中下降了。

阴离子浓度的增加是在活性炭净化有机物质的生物降解的结果。

进水的物质可以由颗粒活性炭表面由于在碳表面官能团的吸附引起。

随后，有机物质的生物降解是由丰富的微生物殖民的活性炭颗粒进行。

在这项工作中，对物质的变化进行了如下分析：有机碳转化为无机碳的异养细菌，包括碳酸盐岩和二氧化碳。

硫酸根浓度是由于硫细菌降解硫化物转化为硫酸盐增加。

目前的硝化菌和亚硝化菌实现有机氮和氨氮转化为硝酸盐。