粉末活性炭对水中PCBs的吸附性能及主要影响因素研究

摘要

随着工业的发展，我国大部分工业区的饮用水源遭受了有机微污染，尤其是持久性有机物的污染，给流域内的环境、人民健康及经济的可持续发展带来威胁。多氯联苯（PCBs）是一类具有代表性的持久性有机污染物（POPs），调查研究表明，由于多氯联苯曾广泛的应用于多种工业等领域，致使这类物质在局部地区广泛存在并残留于水环境中，威胁着人类健康。基于多氯联苯的污染现状，我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）明确提出了多氯联苯总量的水质指标（0.5μg/L）。目前我国大部分水厂采用混凝-沉淀-过滤-消毒的传统工艺，在特定的多氯联苯浓度下，常规工艺对多氯联苯的处理效果难以达标。
　　本文围绕粉末炭吸附去除天然水中微量多氯联苯的主线，依次考察了PAC表面物理化学性质，研究在配水条件下PAC吸附多氯联苯的动力学及吸附等温线，并对比了PAC对配水和天然水中的多氯联苯吸附效能，考察了NOM对多氯联苯溶解及吸附去除两方面的影响，并研究了pH、温度和离子强度等环境因素对PAC吸附多氯联苯效能的影响。
　　研究结果表明：以PCB52和PCB153为例，当HA浓度为4.59mg/L时，它们的表观溶解度为31.59μg/L和3.06μg/L，较纯水中的28.51μg/L和0.91μg/L分别增加了10％和236%；实验所采用的A、B、C、D四种粉末炭中，A炭所含表面官能团最丰富，其羧基、碱性基团、内酯基和酚羟基含量分别为4.75mmol/g、5.25mmol/g、5.3mmol/g和0.01mmol/g；等电位点分别为7.94、9.48、9.84、9.66,比表面积分别为1470m2/g、592m2/g、956m2/g和431m2/g，A炭微孔比表面积最大，四种PAC在10μm以下的颗粒占总量的绝大部分。四种PAC可以快速吸附水中的多氯联苯，当PCB153初始浓度为3μg/L时，仅需5min，A炭、D炭即可实现对PCB153的吸附量分别可达平衡时的56%和82%，30min时达90%和97%以上，2h后吸附趋于平衡；假二级动力学模型比假一级和假三级动力学模型更好地描述2h内PAC对多氯联苯的吸附动力学，与Langmuir吸附等温式相比，Freundlich吸附等温式对吸附等温实验数据的拟合效果更好；水环境的pH接近PAC等电位点时，其对多氯联苯的吸附量较高；PAC对多氯联苯吸附是吸热过程，高温有利于PAC吸附多氯联苯；高离子强度时，PAC对多氯联苯的吸附量减少；水中的NOM会降低PAC对多氯联苯的吸附速率及吸附量；在松花江原水中PAC对多氯联苯的吸附依然有很高的效率，原水的pH、NOM、离子强度和颗粒物含量均对PAC的吸附效能产生影响，通过原水中的实验，确定了处理水中不同浓度的多氯联苯所需的PAC投量。在常规工艺处理不达标时，向原水中投加PAC可有效去除多氯联苯。

目录

粉末活性炭对水中PCBs的吸附性能及主要影响因素研究

RESEARCH ON POWDERED ACTIVATED CARBON ADSORPTION OF PCBS IN WATER AND THE MAIN INFLUENCING FACTORS

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 PCBs基本性质及其在水环境中的污染现状

1.2 PCBs的来源及在天然水中的存在形态

1.3 常规净水工艺去除PCBs的局限性

1.4 粉末炭去除水中微量PCBs的可行性分析

1.5 技术路线及研究内容

第2章 实验材料和方法

2.1 实验材料

2.2 检测方法

2.3 实验方法

第3章 PAC对水中PCBs的吸附效能

3.1 PAC物理化学特征

3.2 PAC对水中PCBs的吸附动力学

3.3 PAC对水中PCBs的吸附等温线

3.4 PAC对水中PCBs与腐殖酸的同步去除

3.5 PAC对天然水中PCBs的吸附去除效能

3.6 本章小结

第4章 PAC吸附去除PCBs效能的影响因素

4.1 腐殖酸对PCBs的增溶作用

4.2 腐殖酸对PCBs在水中分配及萃取效果的影响

4.3 腐殖酸对PAC吸附PCBs效能的影响

4.4 pH对PCBs吸附效能的影响

4.5 温度对PCBs吸附效能的影响

4.6 离子强度对PCBs吸附效能的影响

4.7 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致 谢