粉末活性炭在水源突发污染中的应用研究

项 目 亚甲兰值 （Ｌ ｍ） 碘值 （ ｍ
值 １ ２
挥发酚值 （ｅ ） 报价 ｍＣ ｇ
７ ０ ３０ ６０
粉末活性炭 （ Ｃ 对有机物具有快速吸附能力 ， Ｐ ） Ａ 是水源有机突发污染 的一种有效 的应急方法 ，其优 点是使 用灵活 、方便 ，可 以根 据水质 的情况调 整粉末 活性 炭 的投加 量 ，如 ： 中石油 吉林石化 公 司双 苯厂发
挥 发 酚浓 度 检 测 方 法 采 用 ４ 一氨 基 安 替 吡 啉 三
氯 甲 烷 分 光 光度 法 （ 活 饮 用 水 标 准 检 验 方 法 Ｇ ／ 生 Ｂ
投 加 Ｐ Ｃ （ 杯 中 的 Ｐ Ｃ浓 度 取 １ｍｇ 、２ｍ ／ ， Ａ 烧 Ａ ０ ／ ０ｇ Ｌ Ｌ） 在搅 拌转速 ２０／ｉ条件 下运行 ３ｍｎ 静置 ，１ｍｎ ０ｒ ｎ ｍ ０ ｉ后 ０ ｉ
２ ．Ｐ Ｃ投加量 的理 论分析 －３ Ａ ２ 滑 ｆ炭 吸附挥发 酚的吸 附公 式为 ： 生
ｑ＝ （ ） ｅｆ Ｃ ｅ （） ３
的混合时间基本可以满足活性炭对酚的充分吸附。 从ＰＣ Ａ 浓度为 １ｍ ／ ０ｇ Ｌ的两条 曲线 的比较可 以看 出， 反应池 中部 比反应池前端投加的去除率略高，这是因 为在反 应池前 端水 中的一些 大分子 有机物并 未完全 混 凝 去除 ，活性 炭对其 具有 吸附作 用 ，占用 活性炭 的表 面积 ，可能造成活性炭孔道堵塞，降低了 Ｐ Ｃ Ａ 对挥发
况如表 １ 所示 。
表 １ 原水 水 （ ｍ ｐ ａ ｒｎ ｓ） Ｉ
１０ ０ ２０ ０ ２ １ ２９ ５
Ｇｒ
１５ ０ ５ ４
反应池前部 反应池 中部 浊度 （Ｔ ） Ｎ Ｕ 反应池后部
沉淀 区
１０ ２ ８ ０ ６ ０
４ ０
２ ０
４ ５ ４
８
８
１０ ３ ７ ５ ５ １
２ ９
１ １
３ ２ｏ ｌ０ ２ ５０ ２ ０ １２ ０ ２ ４
１９ ０ ３ ２
５ ８ ２０
指标 ｐ （ ／） Ｃ Ｄ ｅ ） Ｏ （ Ｈｍｇ Ｏ Ｍ（ ／ Ｔ Ｃｍ Ｌ ｍ Ｌ
范 围 ７ ～ ． ． ８ ５ ０ １ ～． ＿２ ３ ０
Ｔ ７０２０ ； 器 ： ２ 型分光光度 计 ； 剂 ： 发 ５５—０６） 仪 ７１ 试 挥 酚标准 液 （ 准物质 ） 标 、三氯 甲烷 （ 析纯 ） 分 、铁氰化 钾 （ 分析 纯 ） 一氨基安替 吡啉 （ 、 ４ 分析 纯 ）氯化铵 （ 、 分
析纯 ） 、氨水 （ 分析纯 ） 。
２结 果与讨 论 ．
考虑 充分利 用 吸附时间 、混凝 竞争 吸附 等因素设 置 了 表５ 所示 的投炭 点进 行 比较 。
表 ５ 实 验 投 炭 点 设 置
錾． ０ ４
０ ２ ．
０
Ｕ Ｕ ４Ｕ ６０ ８【 ）
时 间ｔｍ ｎ （ｉ ） 图 １ 去 除 率 与 吸 附 时 间的 关 系 曲线
１ ． ２活性炭 性能指标
给水 用 Ｐ Ｃ一 般 有 木 质炭 、椰 壳 炭 和煤 质 炭 三 Ａ 大类 ， 通过对各类 活性炭 的调研及经济 因素等考 虑 ’ ４ １ ， 本 试验选 用 山西新 华煤质 炭作 为研究对 象 ，其 主要性 能指标 见表 ２ 。
表２ 山西 新 华 活 性炭 的 性 能 指 标
挥发酚 （ ｍ ／） ｅ Ｌ
２ ～． ． ３ ＜ ０ ０ ４￣ ０ ５ ６ ．２ ０ ０ ４０
合计
３ ２
１０ ８ ０ ６０
９ 城镇供水 Ｎ ． ２ １ Ｏ Ｏ３ ０２
・
研 究 与探 讨 ・
０ｌ
Ｃ ｙ 哪 ⅣＤ Ｔ ＷＮ Ｏ
§溷 ｌ
ＺＥ屁ＳＵＰ Ｐ ＬＹ 嘲
投加点
吸水井
反应池入 【 反应池前部 反应池 中部
从 图 ｌ中可 以看 出 ，粉 末炭对 挥发 酚具有快 速吸 附去 除 作用 ，认 为 在搅 拌 转速 为 ２０／ｉ ０ｒ ｎ的条件 下 ， ｍ 搅 拌时 间 ３ｒｎ ０ ｉ时活性炭对挥 发酚 的吸 附已达到平衡 ， ａ
加 矾 搅 拌 投点说 明 加 炭。２加 矾 搅 抖 ２ 先 ． 钟 后 矾 搅拌 ６ ５分 加 分钟后加矾 分钟后加２ 加炭 分钟后加炭
拟 方 程
ｑ ＝ ６ ０２ ｅ＋ ００ ６９ ｅ ０． １Ｃ ．８ ｑ ＝ ５ ４１ ｅ一００ ２ ｅ ３． ２Ｃ ．５ ７
Ｒ ２
０．９ ９
杯中残余浓度及吸附平衡时水中的物质浓度，ｍ ／。 ｓ Ｌ ２１ ． ．２ 吸附时 间对 去除率 的影响 ． 在 搅 拌 装 置 的 ６个 烧 杯 中分 别 加 入 初 始 浓 度 为 ０ ５ ｇＬ的挥发 酚溶液 １ 并投加 Ｐ Ｃ ０ ， 拌条件 ： ．ｍ／ ０ Ｌ Ａ １ｍｇ搅 ２０／ｉ，搅 拌 时 间 依 次 设 置 为 ： ０ ５ ０ ０ ０ｒ ｎ ｍ １、１、２ 、３ 、 ４ 、６ｍｎ ５ ０ ｉ。搅 拌 完 成后 静 置 １ｍｎ取 ２０ Ｌ上 清 液 ０ｉ ５ｍ
１试验 材 料与 方法 ．
７ ｇ 搅拌条件模拟给水工艺 中混凝沉淀 的工艺条 ｍ／ Ｌ； 件 ，具体设 置如 表 ３ 所示 。搅 拌完 成后静 置 ｌｍｎ Ｏ ｉ取 样测量 。
表３ 搅拌条件 明细 模拟
吸水 井 反 应池 人 口
１ ． １试验 用水
吸附等温 线 的测 定采用 在纯水 中投加 适 当量 的挥 发酚标 准溶 液 。投 加试验 采用长 江南京段 原水 ，并 适 当投 加挥发 酚标 准溶液 ，试验期 间 的长 江原水水 质情
Ｕ Ｕ．Ｕｌ Ｕ．Ｕ Ｕ．Ｕ Ｕ．０４
采用 ４ 一氨基 安 替 吡啉三 氯 甲烷 萃取 分 光光 度 法 测定挥 发酚浓 度 ，并计 算粉末 活性炭 对挥发 酚 的吸附 量和去 除率 ，计算公式 如下 ：
出水 浓 度 （ｇ Ｌ ａ ｒ／）
—
—
ｖＣ （ Ｏ
—
－
—
－ ， ｃ ） Ｃｏ Ｃ ，
：
（） １
（） ２
图 ２ 山西 煤 Ｐ Ｃ的 吸 附 曲线 Ａ
Ｖ ｍ
一
一
ｍ
一
从 图 ２可 以看 出 ，粉末活 性炭对 挥发 酚的 吸附量 随着 挥 发酚 吸 附平衡 质 量浓 度基 本 呈线 性增 加趋 势 ，
（ Ｃ） ０ ｃ ｃ — １一Ｃ 一 Ｃ ０
采用 Ｈ ｎ 型吸附等温式对实验数据进行拟合 ，结果 ｅｒ ｙ
如表 ４ 所示 。
表 ４ Ａ 对 挥 发 酚 的吸 附 曲线 Ｐ Ｃ Ｐ Ｃ浓 度 Ａ
ｍ ｍｇＬ ０ ／ ２０ ／ ｍｇ￣
式 中 ： 为活性 炭 吸附容量 ，即单位 重量 的活 性 炭所 吸附的物质重量 ｍ ／ Ｖ为原水 的体 积 ，Ｌ； ｇ ｇ； ｍ为 活 ｆ炭投加量 ，ｇ ；ｏ 生 ／ Ｃ、Ｃ、Ｃ 为分别为水 中初始浓度 、 Ｌ
水 ，引起 的松花江水体苯类污染事件都采用 了粉末活 性 炭吸 附处理方法 ［１ １。 ２ 本 文 通过 烧 杯 试 验 的方 法 ，研 究 Ｐ Ｃ在 水 源 挥 Ａ
发酚 突发污染 事故 中的工艺 条件 ，确定合适 的投炭 点
和投炭量 ， 为水源突发污染应急技术体系的制定提供 参考 。
授炭量 以 ）
图３ 去除率与投炭点的关系 曲线
图４ 不 同挥发酚浓度下去除率与投炭量的关系 曲线
从 图 ３可以看 出，相 同．ｑ Ｔ ，吸水井和反应池人 ￣Ｓ －
口的去除率基本相同， 且比其他投加点高，因此认为在
挥 发酚 突发污染 中 ，影响 Ｐ Ｃ投加 工艺最 主要 的因素 Ａ 是吸附时间，而且认为在反应池入 口拗 Ⅱ ，混凝工艺段
后取上清液测量杯 中残余浓度，得到 当 Ｐ Ｃ浓度为 Ａ １ｍｇ ２ｍｇ 下 的吸 附曲线 如 图 ２ ０ ／ ０ ／ Ｌ（ Ｌ） 所示 。
２－ ５
２
．
－
２１Ｐ Ｃ吸 附等温 线 的测定 ． Ａ
２１ ． 发酚 的吸附量与去 除率 的测定 ．． 挥 １
型
０．５ ０
关键词 ：粉 末活 性炭 饮 用水 源 突发 污染 挥发 酚
５＂ ０ ０， ％。 － ６
近年来 ，工业废 水和生 活污水 大量排人 水体 ，导 致 我 国 江河 湖 泊及 近海 海 域普 遍 受 到 不 同 程度 的污 染 ，饮用水源有 机毒物 的突发性污染 事件时有发生 口 】 。 常规 的净水 工艺对 有机 物特别是溶 解性有 机毒 物的去 除能 力很低 ， 因此 当出现有机毒 物突 Ｉ污 染事故 时 ， 生 出水 水质难 以达标 ，甚 至可能导 致水厂 停产 ，严 重威 胁人 民 的基本 生活 。
突发污染应急处理提供参考。试验结果表 明：粉末活性炭对挥发酚的吸附规律满足Ｈｅｒ型吸附等温线；吸附 ｎｙ 时间是影 响去 除率的最 主要 因素 ，混凝竞 争吸 附现 象不明显 ，投 炭 点选择在 工 艺前端 为 宜；投 炭量 对去 除率 的
影响较 大 ，挥发 酚初 始浓度基本 无影响 ，当投炭 量在 ３￣ ０ ／ ，去 除率 ０４ｍｇＬ
测 量杯 中残 余挥发 酚浓度 ，绘 出去除率 与吸 附时间 的 关 系 曲线如 图 １ 示 。 所
Ｏ８ ． ０６ ．
０９ ３ ．８ ３
从表 ４ 可以看出，Ｈ ｎ 吸附等温式能较好的表 ｅｒ ｙ 述 Ｐ Ｃ对 挥 发 酚 的 吸 附行 为 ，当 Ｐ Ｃ浓 度 不 同时 ， Ａ Ａ 系数不 同，但因系数变化不大 ， 仍可认为常数。 ２２ Ｐ Ｃ投加 工艺研究 ． Ａ ２ ．最佳 投炭点 的确定 ．１ ２ 选 择合适 的投炭 点有利 于 充分 利用 活性炭 吸附能 力 、节 约炭 的用量 ， 实验联系 常规工艺 的实际情况 ， 本
ｙ
・
研究与探讨 ・
粉末活性炭在水源突发污染中的应用研究
谢 翡
（． １东南大学能源 与环境学院 ，江苏南京 ２ ０ ９ ｉ２ 成都市规划设计研究院 ，四川成都 ６ ０ ０ ） １ ０６ ． １ ０ ０
摘 要 ：通过烧 杯试验 的方 法 ，研 究粉 末活性炭 对挥发 酚 的吸 附性 能 ，确 定合适 的投炭 点和投 炭 量 ，为 水 源
在搅拌 装 置 的 ６ 烧杯 中分 别加 入长 江原 水 １ ， 个 Ｌ 并 投 加 定 量 的挥 发 酚 标 准 液 ，进行 搅 拌 试 验 ，投 加 ３Ｓ ｍ ｇ ． ｍ ／ 聚合硫 酸 铝 溶 液 ，并 按 照 表 ５的条 件 分 ￣的
此时杯中的残余浓度可认为平衡浓度 。 ２１ ． ．． 粉末 活性炭 的吸附等温线 ３ 在搅 拌装 置 的 ６ 烧杯 中分别 加入 浓度 为 ００５ 个 ． 、 ０ ００ 、０ ２ ． 、０ ４ ． ｍ ／ 挥 发 酚 溶 液 １ ， ．１ ． 、０ ３ ． 、０ ５ ｇ ０ ０ ０ ０ Ｌ的 Ｌ
别 向烧杯 中投加等量的 Ｐ Ｃ溶液 ，搅拌完成后静置 Ａ １ｍｎ ０ ｉ取上清液测量 ，比较在各个投炭点下的去除率
城镇供水 Ｎ ． ０ ２ ９ Ｏ ３ ２ １ １
ｙ
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研究与探讨 ・
Ｏ８ ． ０７ ．
０。 １ ０
０
援 获意
１ ０
２Ｏ
３ Ｏ
《 ０
５０
生 爆炸 事故与 吉林精 细化工有 限公 司人 为排放 化工废
厂家值 测定 厂家值 测定 厂家值 测定 （ ／ ） 元 吨
１． ｌ（ １９ １０ ２ ０） ７ ０ １２ ５
注 ： 性 炭 粒径 为 ２ ０目。 活 ０
１ 试 验方法 ． ３
本 试 验 主要 分 为 吸 附等 温 线测 定 试 验 和 投 加 实 验 ，均采 用 Ｄ 一 ０ 联搅 拌机 进行 烧杯 试 验 。吸 附 Ｃ ５６六 等温线 测定 的搅 拌 条件设 置 ： 转速 ２０ｒ ｉ，搅拌 完 ０ ｍｎ ／ 成后静 置 １ｗｎ ０． 取样 测量 。 ｉ 投 加 实 验 以聚合 硫 酸铝 作 为 混 凝 剂 ，投 加 量 为