三维电极-活性炭纤维去除水中典型嗅味物质二甲基异莰醇

摘要

本课题针对当前自来水厂以湖泊、水库等为水源的现状，结合自来水厂现有的处理工艺，选取饮用水中较为典型的嗅味物质质:二甲基异莰醇(2-MIB)为对象，研究用活性炭纤维吸附法、三维电极氧化法、活性炭纤维生物膜法处理二甲基异莰醇(2-MIB)的工艺条件并比较处理效果，为后续中试及实际运用提供试验基础和理论依据。
　　在确定了二甲基异莰醇(2-MIB)的前处理方法及GC/MS检测方法的前提下，本课题对其处理方法分为三个部分实验，活性炭纤维吸附及三维电极法处理部分采用自来水配水进行实验，第三部分生物活性炭纤维处理法采用泰安市奈河水配水模拟微污染源水进行实验。根据实验结果和数据分析可以得到以下结论:
　　(1)活性炭纤维吸附能有效去除饮用水中二甲基异莰醇(2-MIB)，最佳投加量为1.5g/L，ACF对2-MIB的吸附作用受初始浓度影响较小。
　　(2)ACF吸附2-MIB等温线模型采用Langmuir方程和Freundlich方程拟合适用性均较好，2-MIB为环叔醇类物质，具有一定的疏水性，吸附过程中发生了单分子层吸附。
　　(3)吸附质在吸附剂吸附过程中的外扩散过程的速率决定了整个吸附过程的速率。
　　(4)电极电压和反应时间是去除率的主要影响因素，电极板间距对去除率的影响较小，总的影响因素主次为电极电压＞反应时间＞电极板间距。最佳组合为:电极电压4V，反应时间40min，电极板间距4cm，粒子电极投加量20g，此时的2-MIB去除率为77.12％。
　　(5)与氧化剂效果相比三维电极法处理2-MIB更加快速、高效的特点，且易于水样进行后续处理。
　　(6)在培养挂膜期间同时进行驯化，在驯化40天时，反应时间为11h时，出水中二甲基异莰醇(2-MIB)的浓度降低至10ng/L以下，可以达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中表A1中标准要求。此时活性炭纤维生物膜反应装置中的溶解氧含量为9.0mg/L。
　　(7)前期活性炭纤维生物膜对二甲基异莰醇(2-MIB)的去除作用主要为活性炭纤维的吸附作用，该阶段发生在进水后的1h以内，此后起作用的为生物膜的生物去除效应。
　　(8)装置中不同位置生物膜中微生物菌群结构略有不同，推断驯化成功后的生物膜中主要对2-MIB起降解作用的菌属为假单胞菌属。

目录

声明

符号说明

摘要

1 前言

1．1 研究背景

1．2 水体中的主要嗅昧物质及其分析技术

1．2．1 水体中嗅味物质的来源和危害

1．2．2 2-MIB的性质及饮用水中的质量标准

1．2．3 嗅味物质的定性定量分析技术

1．3 饮用水中嗅味物质处理技术的研究现状

1．4 课题研究内容及目的

2 实验材料和研究方法

2．1 主要实验试剂及材料

2．2 主要实验仪器及实验项目

2．3 实验溶液的配制和分阶段实验用水介绍

2．4 2-MIB的前处理方法及回收率

2．5 分析方法及标准曲线

2．6 活性炭纤维吸附实验

2．7 吸附研究

2．7．1 吸附热力学研究

2．7．2 吸附动力学研究

2．8 三维电极电氧化2-MIB的研究

2．8．1 实验设备

2．8．2 三维电极实验

2．9 活性炭纤维生物膜法处理2-MIB的研究

2．9．1 实验设备

2．9．2 活性炭纤维挂膜培养及驯化

3 结果与分析

3．1 ACF吸附2-MIB实验结果与分析

3．1．1 活性炭纤维的投加量对吸附效果的影响

3．1．2 反应初始浓度对吸附效果的影响

3．1．3 反应时间对吸附效果的影响

3．1．4 拟合Langmuir方程和Freundlich方程

3．1．5 拟合准一级、准二级及内扩散动力学模型

3．2 三维电极电氧化2-MIB实验结果与分析

3．2．1 三维电极正交实验结果与分析

3．2．2 活性炭颗粒的投加量对去除率的影响

3．2．3 与常用氧化剂去除效果比较

3．3 活性炭纤维生物膜法去除2-MIB实验结果

3．3．1 挂膜培养实验结果

3．3．2 驯化实验结果

3．3．3 驯化实验SEM分析

4 结论及建议

4．1 结论

4．2 建议

5 创新与不足

5．1 研究创新

5．2 研究不足

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文情况