| 题名 | 粉末活性炭粒径对水中复合有机污染物吸附特性的影响研究 |
| 作者 | 李政剑 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 石宝友 |
| 关键词 | 粉末活性炭 吸附行为 粒径效应 竞争吸附 分级吸附 Powdered Activated Carbon Adsorptive Beheavior Particle Size Effect Competitive Adsorption Fractionation Adsorption |
| 其他题名 | Effect of Powdered Activated Carbon Particle Size on Adsorption Characteristics of Composite Organic Pollutants in Water |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 由于水质条件和污染物的性质差异以及应用条件的限制等，在实际应用过程中，粉末活性炭(PAC)的吸附能力并不能完全发挥。同时，日趋严重的水体复合污染形势也对传统评价PAC吸附效能的方式及其在水处理中的应用模式提出了挑战。然而，以往的研究大多是针对活性炭表面化学改性来强化其对水中特定有机污染物的吸附性能，对PAC粒径(特别是10~100μm粒径范围内)效应及其对复合有机污染物吸附的研究涉及较少。因此，有必要以粒径作为切入点，系统研究PAC粒径对其吸附去除微污染水源水中复合有机污染物的影响。 本研究采用机械研磨的方法得到10~100μm范围内三种中值粒径(d50)分别为19μm、46μm、76μm的PAC，并对研磨前后PAC表面物理化学特性进行了表征。以典型多环芳烃类有机污染物菲(PHE)和持久性有机污染物全氟辛烷磺酸(PFOS)为目标污染物分别进行单独吸附及天然有机物(NOM)存在下的竞争吸附实验，研究了不同吸附条件下PAC粒径对其吸附小分子有机污染物的影响。同时，通过不同粒径PAC对微污染水体中NOM的吸附实验，研究了粒径对PAC吸附不同分级特征NOM的影响，并通过高效液相体积排阻色谱(HPSEC)和三维荧光光谱(3D-EEM)深入分析了NOM不同物理组分和化学组分在不同粒径PAC上的分级吸附特性，探讨了粒径对PAC吸附有机污染物的影响机制。 研究结果表明：在本研究粒径范围内，PAC粒径减小可以使其比表面积和孔容有10%~20% 的增加，而对其表面化学性质影响不大。伪二级动力学方程和Freundlich方程可以很好地描述不同粒径PAC在不同吸附条件下对水中有机污染物的吸附行为。粒径减小大大提高了PAC对有机污染物的吸附速率，这一方面是由于水相中有机污染物到达PAC孔隙的距离减小，单位时间到达PAC表面吸附位点的有机物增多，另一方面是新暴露的吸附位点使得单位时间内PAC可吸附的有机物增多。粒径减小对PAC吸附PHE和PFOS这类小分子有机污染物的吸附容量影响不大，但是能显著提高其对NOM的吸附容量；这是由于PAC粒径减小使其外比表面积成倍增加，从而有效降低了相对分子质量较大有机物对活性炭造成的孔阻塞效应，使得粒径较小的PAC吸附容量显著增加。此外，粒径较小的PAC在NOM预加载竞争吸附条件下有一定的优越性。在微污染水体NOM不同物理化学组分的分级吸附中发现，粒径减小有助于增强其对小分子量(小于800)有机物组分的吸附速率，且能增强PAC对中分子量(大于2000)有机物组分的吸附容量；同时，粒径的减小可以显著增大PAC对水中微生物代谢产物和腐殖酸类物质的吸附速率，但对吸附容量增大的影响相对较小。此外，粒径减小对NOM中富里酸物质和芳香蛋白类物质以及小分子物质的强化吸附作用不太明显。 在水处理实践中，机械研磨PAC减小其粒径是提高其吸附效率并且降低水处理成本的一条潜在途径；同时，应综合考虑NOM组分的物理化学特性，选择合适的PAC粒径、投加量和吸附时间，实现对水中有机物的优化去除。 |
| 公开日期 | 2014-08-29 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7653]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李政剑. 粉末活性炭粒径对水中复合有机污染物吸附特性的影响研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013. |
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