有机污染物吸附特性最佳条件的确定

谢伟雪　刘孝敏　谢伟贤

(1.兰州资源环境职业技术学院，甘肃 兰州　730021；

2.甘肃省科学院自然能源研究所，甘肃 兰州　730046；

3.天地(常州)自动化股份有限公司，江苏 常州　213015)



有机污染物吸附特性最佳条件的确定

谢伟雪1刘孝敏2谢伟贤3

(1.兰州资源环境职业技术学院，甘肃 兰州730021；

2.甘肃省科学院自然能源研究所，甘肃 兰州730046；

3.天地(常州)自动化股份有限公司，江苏 常州213015)

【摘要】以兰州市柳沟河水质为研究对象，分析确定污水中有机污染物吸附特性的最佳条件。以污水中的活性炭吸附量和COD去除率为指标，优选吸附剂活性炭的预处理方法，采用单因素法分别研究污水pH、活性炭粒度、吸附温度、吸附时间及震荡强度得出吸附特性最佳条件，即为活性炭用量0.3g，污水pH值8.0，活性炭粒度20目，吸附温度30℃，吸附时间1.5h，震荡强度100r/min。

【关键词】有机污染物；吸附特性；最佳条件

活性炭吸附是目前国内外应用较多的一种水处理方法。活性炭的吸附作用分为两个方面，一是物理吸附，活性炭内部分子在各个方向都受着同等大小的力而在表面的分子则受到不平衡的力，这就使其它分子吸附于其表面上，二是化学吸附，活性炭与被吸附物质之间的化学作用。活性炭的吸附是上述二种吸附综合作用的结果。本研究以兰州市柳沟河水质为研究对象，以污水中的COD和活性炭吸附量为指标，优选吸附剂的预处理方法，从而调整活性炭的孔隙结构和表面化学性能。然后采用单因素法研究原水pH、活性炭粒度、吸附温度、吸附时间及震荡强度对吸附特性的影响，从而分析确定出污水中有机污染物吸附特性的最佳条件。

1材料与方法

1.1试剂与仪器

兰州市柳沟河水质，颗粒活性炭，盐酸为分析纯。

恒温水浴振荡器，PHS-2型酸度计，GDS-3型光电式浑浊度仪，烘箱，分析天平，SHB-III型循环水真空泵，1000mL烧杯，200mL烧杯，100mL注射器，洗耳球，lmL移液管，5mL移液管，10mL移液管，温度计，秒表，1000mL量筒。

1.2水样的采集

结合采样的要求、取水实际情况及兰州市柳沟河水质的特点，选取采样地点为和平镇，从上游到下游排污口依次选择具有代表性的样点共8个[1]。由于所采集的水样中存在大量的悬浮物质，处理过程中会堵塞活性炭，用滤布过滤，去除污水中大颗粒悬浮物，然后测定污水的 COD、浊度、pH值、温度等指标。

2结果与分析[2-8]

2.1活性炭预处理方法的确定

活性炭粒度为20目，投加量分别为100mg、200mg、300mg、400mg、500mg时，分别采用蒸馏水和5%稀盐酸为预处理剂，以活性炭吸附量和污水COD去除率为指标。结果如图1、图2所示。

图1　预处理剂对吸附剂吸附量的影响

图2　预处理剂对污水COD去除率的影响

由图1、图2可以看出，用5%稀盐酸预处理时，活性炭的吸附量明显较高。活性炭投加量为300mg时，活性炭的吸附量达到最大。因此，稀盐酸预处理活性炭的方法优于蒸馏水，以下实验都采用5%稀盐酸预处理剂。

2.2吸附剂吸附特性最佳条件的确定

2.2.1污水pH的确定

污染物在污水中的存在形态和溶解度与pH值有关，从而影响吸附特性。活性炭粒度20目，活性炭用量300mg，吸附温度25℃，吸附时间1h，振荡强度150 r/min的条件下，调节原水的pH值，使pH值分别为6.0、7.0、8.0、9.0，确定出最佳pH值。结果表明，随着pH值的增大，活性炭吸附量和COD去除率都相应的增大。但当pH值到达9.0时，活性炭吸附量和COD去除率反而减小，这是因为污水pH值对酸性或碱性化合物的离解度和化合物的吸附有影响。由此，最佳污水pH值确定为8.0左右。

2.2.2活性炭粒度的确定

在污水pH8.0，活性炭用量300mg，吸附温度25℃，吸附时间1h，振荡强度150r/min的条件下，调整活性炭的粒度，使粒度分别为20目、40目、60目、80目，确定出最佳活性炭粒度。结果表明，随着活性炭粒度的增大，活性炭吸附量和COD去除率都相应的降低，但随着活性炭粒度减小，活性炭吸附量和COD去除率越低，这是因为颗粒越细，活性炭比表面积越大，细孔分布越多，但水处理中，活性炭过渡孔越多，越有利于吸附质向微孔中扩散，所以粒度不易过小。由此，最佳活性炭粒度确定为20目左右。

2.2.3吸附温度的确定

在污水pH8.0，活性炭粒度20目，活性炭用量300mg，吸附时间1h，振荡强度150r/min的条件下，调整吸附温度，使温度分别为20℃、25℃、30℃、35℃，确定出最佳吸附温度。结果表明，当吸附温度达到30℃时，活性炭吸附量和COD去除率都达到最大值，之后又缓慢减小。由此，最佳吸附温度确定为30℃左右。

2.2.4吸附时间的确定

吸附平衡所需时间取决于吸附速度，吸附速度越快，达到平衡所需时间越短。在污水pH8.0，活性炭粒度20目。活性炭用量300mg，吸附温度为30℃，振荡强度150r/min的条件下，调整吸附时间，使时间分别为0.5h、1h、1.5h、2h，确定出最佳吸附时间。结果表明，当吸附时间达到1.5h时，活性炭吸附量和COD的去除率都达到最大值。由此，最佳吸附时间确定为1.5h左右。

2.2.5震荡强度的确定

在污水pH8.0，活性炭粒度20目。活性炭用量300mg，吸附温度为30℃，吸附时间1.5h的条件下，调整震荡强度，使强度分别为50、100、150、200r/min的活性炭中，确定出最佳振荡强度。结果表明，当震荡强度度为100r/min时，COD的去除率和活性炭吸附量均达到最大值，由此，最佳震荡强度确定为100r/min左右。

3结论与讨论

以污水中活性炭吸附量和COD为指标，采用单因素法研究污水pH、活性炭粒度、吸附温度、吸附时间及震荡强度对吸附特性最佳条件，得出最佳条件为活性炭预处理采用5%稀盐酸，活性炭投加量0.3g，污水pH值为8.0，活性炭粒度20目，吸附温度30℃，吸附时间1.5h，震荡强度100r/min。在此条件下水中有机污染物的去除率可达到80%以上，符合国家污水排放标准。

参考文献：

[1]马强，刘理臣，等.对兰州市榆中柳沟河流域水质检测与评价[J].甘肃科技，2010：76-78.

[2]于富玲.颗粒活性炭吸附染料的影响因素和分形特征的研究[D].北京林业大学，2005.

[3]谢伟雪，刘孝敏等.兰州段黄河水净化影响因素的研究[J].安徽农业科学，2013(30)：12132-12134.

[4]姜秉玺.混凝—活性炭吸附—催化氧化法处理制药废水的研究[D].青岛科技大学硕士论文，2008.

[5]谢伟雪，李晓东等.混凝技术处理兰州段黄河水最佳工艺条件的优化[J].资源节约与环保，2015(01)：157-158.

[6]邹学权.水处理用活性炭的微波改性和再生[J].浙江大学博士论文，2008.

[7]娄梅生.生物质炭活性炭的制备及其对苯酚废水吸附的研究[D].合肥工业大学硕士论文，2013.

[8]谢伟雪，刘孝敏.活性炭吸附兰州市污水最佳条件的优化[J].环境保护与循环经济，2015，7：28-30.

Study Best Conditions of the Adsorption Characteristics about Organic Pollutants

XIE Weixue1LIU Xiaomin2XIE Weixian3

(1.Lanzhou Resources and Environment Voc-Tech College，Gansu Lanzhou 730021；2.Gansu Nature Energy Research Institute，Gansu Lanzhou 730046；3.Tiandi (Changzhou) Automation Co. Ltd.，Jiangsu Changzhou 213015)

Abstract：According to the water quality of Liu Gou River in Lanzhou，analysis to determine the best conditions of organic pollutants adsorption characteristics. Based on the activated carbon adsorption and removal rate of COD，optimizing pretreatment method of the activated carbon，using single factor method researched sewage pH，activated carbon particle size，adsorption temperature，adsorption time and the turbulence intensity respectively，and the best optimizations were determined.

Keywords：Organic pollutants；Adsorption characteristics；Best conditions

中图分类号：X523

文献标识码：A

文章编号：1673-288X(2016)02-0064-02

作者简介：谢伟雪，讲师，硕士研究生，环境教研室主任，主要从事环境污染教学与研究工作

引用文献格式：谢伟雪等.有机污染物吸附特性最佳条件的确定[J].环境与可持续发展，2016，41(2)：64-65.