活性炭表面改性及对饮用水中三氯甲烷吸附性能研究

【摘要】： 饮用水水源遭受有机污染现象日趋普遍和严重,而绝大部分自来水厂仍然采用传统工艺加氯消毒,使得城市自来水中有机物特别是三氯甲烷含量严重超标。针对岳阳市自来水公司一水厂的出水水质和现行处理工艺,建议增加一道活性炭吸附除有机物工序,采用浓硝酸、次氯酸和氨水对活性炭的表面进行了改性。研究了表面改性对活性炭吸附三氯甲烷的性能影响。研究发现:硝酸氧化可显著增加活性炭表面酸性基团的含量,提高活性炭的表面亲水性,降低pHpzc(水溶液中固体表面净电荷为零时的pH值)值,并造成活性炭结构塌陷和比表面积的减少。使活性炭吸附饮用水中有机物的能力大大降低。我们研究了以浓硝酸、次氯酸和氨水去除水中三氯甲烷为主要目标表面改性活性炭吸附处理技术。立意方向为:减少表面内酯基及羧基等含氧官能团的含量,增加活性炭表面的疏水性。鉴于饮用水中三氯甲烷含量较低,采用理想溶液吸附模型(IAST)来指导其吸附动力学的研究,结果令人满意,另外,溶质计量置换吸附模型(SDM-A)应用于上述研究体系也取得了意外收获。即在其吸附等温线图上出现了“V”字形的转折线。该点对应饱和吸附量,可用来判断单分子层和多分子层吸附的分界点。 利用浓硝酸、次氯酸和氨水对活性炭的表面进行了改性并应用于饮用水中对三氯甲烷等有机物的吸附,可明显降低水样中三氯甲烷的含量,使水质达到国家标准规定的指标要求。 【关键词】：饮用水 活性炭 浓硝酸 次氯酸 氨水 表面改性 三氯甲烷 吸附
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 学位论文原创性声明与学位论文版权使用授权书4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-25
• 1.1 给水技术的发展10-11
• 1.2 饮用水净化技术的发展11-12
• 1.3 饮用水处理技术12-15
• 1.3.1 活性炭（GAC）技术12-13
• 1.3.2 臭氧氧化法13
• 1.3.3 活性炭——膜技术13-14
• 1.3.4 臭氧——生物活性炭联用技术14
• 1.3.5 超声波---活性炭联用技术14-15
• 1.4 活性炭概述15-19
• 1.4.1 活性炭的分类15
• 1.4.2 活性炭的物理结构15
• 1.4.3 活性炭的表面化学性质15-17
• 1.4.4 活性炭表面化学吸附机理17-19
• 1.5 活性炭的化学表面改性研究进展19-22
• 1.5.1 表面氧化改性19-20
• 1.5.2 表面还原改性20-21
• 1.5.3 载杂原子和化合物21-22
• 1.6 选题背景与研究内容22-25
• 1.6.1 选题依据22-23
• 1.6.2 主要研究内容23-25
• 第2章 实验部分25-30
• 2.1 主要仪器和试剂25
• 2.1.1 主要仪器25
• 2.1.2 主要试剂25
• 2.2 实验方法25-30
• 2.2.1 活性炭表面改性25
• 2.2.2 活性炭表面官能团的测定25-26
• 2.2.3 pH_(pzc) 的测定26
• 2.2.4 水样中三氯甲烷含量测定26-27
• 2.2.5 活性炭对三氯甲烷的吸附27-28
• 2.2.6 改性活性炭对氯仿的等温吸附28
• 2.2.7 改性活性炭去除水中有机污染物的静态实验研究28-30
• 第3章 结果与讨论30-44
• 3.1 活性炭表面改性对主要化学参数的影响30
• 3.2 未改性活性炭对三氯甲烷的吸附30-32
• 3.3 氯仿的标准曲线32-33
• 3.4 表面改性活性炭对三氯甲烷吸附性能的影响33-34
• 3.5 改性活性炭在不同 PH 时对三氯甲烷吸附性能的影响34-35
• 3.6 改性活性炭去除水中有机污染物的效果35-37
• 3.6.1 对高锰酸钾指数的去除35-36
• 3.6.2 对 UV254 的去除36
• 3.6.3 对三氯甲烷的去除36-37
• 3.7 理论模型与实验结果讨论37-42
• 3.7.1 IAST(理想溶液吸附理论)模型37-39
• 3.7.2 SDM-A(溶质计量置换吸附)模型39-40
• 3.7.3 IAST 模型的实验结果40-41
• 3.7.4 SDM-A 模型的实验结果41-42
• 3.8 结果讨论42-44
• 结论44-46
• 参考文献46-50
• 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文50-51
• 致谢51

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