复合型净水材料的吸附特性研究

付国忠　付东辉

摘 要：采用化学方法手段分析污水、复合型净水材料吸附后出水及活性炭吸附后出水的COD和BOD检测数据，对比复合型净水材料及活性炭对污水中污染物的吸附效果，以此间接反应两种材料的净化能力，讨论复合型净水材料的吸附机理。

关键词：活性炭；复合型净水材料；吸附

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09. 044

随着社会的不断进步，尤其是化工企业的高速发展，地球上有限的水资源不断遭到破坏，高效的净水材料需求量日益增加。研制一类性价比高的净水材料不断得到业内人士认可。活性炭是一种黑色含碳量高，孔隙发达的吸附材料，可以在毒气净化、食品保险、药品脱色、污水处理等多个领域。我国具有多种优质的矿物资源，其中不乏有吸附功能的矿材，A矿石就是一种既有很好的吸附功能，又能释放对人体有益矿物质元素的一种材料，将椰壳活性炭与A矿石复合成特种净水材料无疑是一个很具价值的课题，关于此类研究的文献还未见报道，本文就是围绕此研究而开展的。A矿石具有静电和孔吸附双重的吸附特性，可以很好的去除水中的有害物质和重金属。此外，特种矿粉不仅可以吸附大分子的物质，而且可以释放多种对人体有益的钙、铁和钠等矿物质元素以及硒等微量元素，能够使水保持弱碱性的小分子集团，从而改善水质。

1 实验部分

1.1 实验水样 与仪器

原水取自平泉污水处理厂， COD=1380mg/L，BOD=268mg/L。动态实验装置（吸附柱内径3cm；高25cm；有效容积80cm?）。分析采用南京林业大学检测中心的检测仪器。

1.2 研究所需原材料

（1）椰壳净水活性炭：承德新华炭业生产的椰壳微孔活性炭，粒径：10-20目，堆积比重：410-500g/L，碘吸附值：800-1150mg/g ；A矿石：来自承德高塔矿物有限公司，粒径8-16目，比重870-900 g/L。

（2）复合型净水材料的制备工艺：A矿石与椰壳活性炭按照1：2比例混合，加入5-7%的钛酸溶液中浸渍24小时，水洗后干燥、粉碎，加入焦油粘结剂挤压、造粒，再送入高温炉中，通入二氧化碳活化，得到产品。

研究方案：将A矿石和椰壳活性炭混合，通过负载钛元素和活化将材料形成特殊的复合材料，可以净化多种污水，能够净化污染水体中污染物和分解污染物的优良特性。

1.3 研究方法

先将复合型净水材料样品放入干燥箱中于120℃烘干4.5h，然后称取不同重量的复合型净水材料样品放到动态吸附装置中，将污水通过静态装置的进水口加入，从流出口接收水样进行测试分析。

2 试验结果讨论与分析

2.1 试验结果

复合净水材料与活性炭动态吸附后出水水质实验结果比较数据如下：复合净水材料的COD去除率达到92.9%、BOD去除率达到89.2%；活性炭的COD去除率达到76.4%、BOD去除率达到76.9%，课件试验所用的复合型净水材料对COD和BOD的去除率效果均优于活性炭。

2.2 讨论与分析

因为净水材料对水中污染物的去除受到孔径大小和表面催化剂特性的影响，所以为了比较两种净水材料的净化效果，本研究利用化学方法分析了活性炭处理后水样和复合净水材料处理后水样，通过对净化后水中的COD和BOD數据比较，分析判断复合净水材料的特性。

复合净水材料对水中污染物表现出较好的去除率，这表明它是一种广谱型的净水材料，其复合成分决定了材料具有较大的孔径范围。结果还可以表明，负载了钛金属可以增强材料的去污能力，主要是因为钛金属起到了催化降解大分子污染物的作用，因而对污染物尤其是水中的大分子物质去除率很高，COD可降低92%以上，远远优于同品质的活性炭。本课题对复合型净水材料的性能与机理还需进一步研究。

3 结论

通过对复合净化材料和活性炭净化后水质的化学方法分析，发现复合净化材料对污染物去除率很高，COD可以降低92%以上，BOD可以减低90%，远远优于活性炭，说明了两者不同净化特性。同时说明，复合净化材料的净化机理很有可能不仅包括吸附作用，还包括催化分解作用，还需进一步研究。

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作者简介：付国忠（1969-），男，河北承德人，学士，工程师，主要从事林产化学加工及活性炭生产与研发工作。