饮用水中含氮消毒副产物三氯硝基甲烷的形成过程和影响因素

采用气相色谱/质谱法,选择甲基叔丁基醚为萃取剂,1,2-二溴丙烷为内标物,建立了含氮消毒副产物三氯硝基甲烷(TCNM)的测定方法.以甲胺为前体物,考察了饮用水氯化消毒过程中三氯硝基甲烷(TCNM)的生成过程及影响因素.结果表明,pH在碱性条件下TCNM的生成量比中性和酸性条件下高,TCNM的生成量随着pH的增大而逐渐提高.在投氯量2～8mmol·L-1的范围内,TCNM的生成量随着投氯量的增加而提高,当投氯量由8 mmol·L-1增加到12 mmol·L-1时,因自由氯的浓度较高,甲胺还通过其它路径发生反应生成了腈类和醛类,从而使TCNM的生成量降低.在甲胺投加量0.5～4 mmol·L-1的范围内,TCNM的生成量随着甲胺和氯胺的投加量的增加而提高.在10～30℃范围内,温度对甲胺生成TCNM的影响较明显,温度越高,TCNM的生成量越高.甲胺氯化形成TCNM的过程符合亲电反应的机制,HClO和ClO-可以作为亲电试剂进攻甲胺最终形成TCNM.     

碱改性活性炭表面特征及其吸附甲烷的研究

采用不同浓度的氢氧化钠对椰壳活性炭进行表面改性.BET和SEM分析改性前后活性炭的表面结构,Boehm滴定和SEM/EDS方法测定活性炭表面元素及含氧基团.研究改性活性炭对甲烷的吸附性能和吸附行为.结果表明,经氢氧化钠改性处理后,活性炭孔径变化不明显,表面含氧基团显著减少;当氢氧化钠的浓度>3.3 mol·L-1时,活性炭的比表面积和孔容大于未处理的活性炭,并且随碱的浓度增加而增大.与改性前的活性炭相比,甲烷在碱改性活性炭上的吸附量提高了24%.增加活性炭的比表面积和孔容,减少表面的含氧基团有利于甲烷的吸附.甲烷的吸附行为符合Langmuir等温吸附式,吸附常数为163.7 m3·mg-1.     

黏胶基活性炭纤维对三氯一氟甲烷的吸附性能

采用动态吸附试验,利用自制的试验装置研究了黏胶基活性炭纤维〔Viscose-Based Activated Carbon Fibre (Viscose-Based ACF)〕对三氯一氟甲烷(CFC-11)气体的吸附效果. 在进口ρ(CFC-11)为0.5～8.0 mg/L,空塔气速为0.2 m/s,气体体积流率为0.72 m3/h的条件下,计算出黏胶基活性炭纤维对CFC-11气体的吸附,容量为0.788 g/g,传质区高度为0.077 2 m,全床层饱和度为65.47%,并作出活性炭纤维(AFC)的穿透曲线. 用Freundlich方程对等温吸附曲线进行拟合显示,进口ρ(CFC-11)在0.5～8.0 mg/L时,Freundlich方程较好地拟合了等温吸附曲线,且便于实际计算.      

改性活性炭对二硫化碳吸附性能研究

用浸渍法和微波法对活性炭改性,在室温下分别进行静态和动态实验,通过实验数据对比及理论分析,初步认为经微波改性的活性炭对二硫化碳有较好的吸附性能。选取微波15min改性活性炭对二硫化碳进行动态吸附实验,考察活性炭改性前后对二硫化碳的吸附性能。采用多个模型方程对数据进行回归,从回归模型可以看出,实验数据能够较好满足Langmuir-Freundlich方程。利用热重曲线及FT-IR谱图进一步分析微波改性活性炭对二硫化碳吸附性能的变化。研究结果为工业采用改性活性炭预脱除含二硫化碳的气体提供参考。     

改性活性炭对水中PFOS的吸附去除研究

分别用FeCl3及中功率微波对煤质和椰壳2种粉末活性炭进行改性.序批式实验研究了活性炭改性前后对全氟辛烷磺酸(PFOS)的吸附特性.结合活性炭改性前后表面化学官能团和孔结构的变化特征,探讨了不同改性方式对PFOS吸附去除的影响效应以及天然有机物中的主要组成成分腐殖酸对PFOS在原炭及改性炭上的竞争吸附效应.结果表明,Fe3+及中功率微波处理对煤质炭和椰壳炭的孔结构和表面性质都有影响,但变化趋势不同.椰壳活性炭经Fe3+及中功率微波改性后对PFOS的吸附量明显提高,而煤质活性炭经改性后对PFOS的吸附量出现下降.改性椰壳活性炭与原炭吸附PFOS达到吸附平衡的时间基本相同,均为6 h左右.在腐殖酸存在下,改性椰壳炭对PFOS的吸附量因竞争吸附而有所下降,但改性炭的吸附量仍明显高于原炭.     

改性活性炭吸附烟气中二氧化硫气体实验研究

活性炭材料因具有丰富的孔结构和较大的比表面积,被广泛用于大气污染物的治理.将活性炭用多种方法进行改性处理,与未经改性处理的活性炭进行比较,发现改性后的活性炭对烟气中SO2气体的吸附效果比原始活性炭的吸附效果好.     

改性膨润土对对硝基苯胺的吸附研究

采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)制备改性膨润土,重点研究了改性剂的用量、改性时间、改性温度对改性膨润土吸附对硝基苯胺的的影响。同时对膨润土改性前后的吸附性能进行了比较,结果表明,改性膨润土对对硝基苯胺的吸附量明显增加,且吸附等温线符合Langmuir方程。     

改性活性炭对水溶液中苯酚的吸附研究

研究了活性炭在酸（HNO3,H2SO4,HCI）和碱（NaOH,氨水）处理后对苯酚吸附性能的影响,测定了活性炭的亚甲基蓝值、碘值扣表面官能团等基本物理化学参数。研究发现：碱改性使活性炭上酸性官能团数量减少。碱性官能团增加,增强了活性炭对苯酚类疏水性物质的吸附客量。NaOH、氨水改性活性炭对苯酚的吸附值比未改性活性炭分别提高了56,70％和47．40％。     

氧等离子体改性竹活性炭对苯胺的吸附特性

对氧等离子体改性前后的竹活性炭表面理化性质的改变及其对水溶液中苯胺的吸附特性进行了研究.结果表明,氧等离子体改性竹活性炭的表面物理性质变化较小,但是表面化学性质的变化十分显著.在实验条件下,当溶液pH值超过5.0以后,3种竹活性炭对苯胺的吸附效率达到最大并基本保持不变.吸附动力学研究表明,3种竹活性炭对苯胺的吸附过程均可以在480min内达到平衡,改性竹活性炭的苯胺平衡吸附量显著大于未改性炭,吸附过程均可以用准二级动力学模型和内部颗粒扩散模型进行描述.吸附等温线研究表明,3种竹活性炭对苯胺的吸附等温线均符合Langmuir模型.进一步的分析表明, π-π色散力和氢键作用的增强可能是导致改性竹活性炭吸附苯胺性能提高的主要原因.     

颗粒活性炭对水中邻苯二甲酸二甲酯的吸附特性

研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的静态与动态吸附特性.结果表明,Freundlich和Langmuir等温线模型可以较好的拟合GAC对DMP的吸附.GAC对DMP的吸附容量较大,溶液初始浓度为200mg/L时,GAC对DMP的动态和最大静态吸附容量分别为484.60,450.89mg/g.考察了不同流速条件下(0.65～4.00mL/min)GAC吸附DMP的穿透特性,Yoon-Nelson模型能很好地拟合DMP在GAC柱中的穿透曲线,根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t1以及平衡点t2.在建立了进水流量与Yoon-Nelson穿透模型的参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与进水流量和穿透时间之间的动态关系模型.     

Particle properties in granular activated carbon filter during drinking water treatment

The elemental composition and bacteria attached in particles were investigated during granular activated carbon (GAC) filtration.The experimental results showed that trapped influent particles could form new,larger particles on GAC surface.The sloughing of individuals off GAC surface caused an increase in effluent particles in the size range from 5 to 25 μm.The selectivity for element removal in GAC filters caused an increasing proportion of metallic elements in the effluent particles.The distribution of molar ratio indicated a complicated composition for large particles,involving organic and inorganic substances.The organic proportion accounted for 40% of total carbon attached to the particles.Compared with dissolved carbon,there was potential for the formation of trihalomethanes by organic carbon attached to particles,especially for those with size larger than 10 μm.The pure carbon energy spectrum was found only in the GAC effluent and the size distribution of carbon fines was mainly above 10 μm.The larger carbon fines provided more space for bacterial colonization and stronger protection for attached bacteria against disinfection.The residual attached bacteria after chorine disinfection was increased to 10 2-10 3 CFU/mL within 24 hours at 25°C.     

活性炭吸附二苯并呋喃的动力学

采用Norit RB1和Monolith两种活性炭吸附气相中低浓度的二苯并呋喃,测定了二苯并呋喃在2种活性炭上的吸附等温线和吸附动力学曲线,分析了气相主体浓度、温度和二苯并呋喃初始浓度等因素对固相有效扩散系数的影响.结果表明,Langmuir吸附等温线模型能够比较准确地描述二苯并呋喃在Norit-RB1和Monolith活性炭上的吸附相平衡;二苯并呋喃在活性炭上的吸附速率受固相扩散控制;固相有效扩散系数随温度的升高而增大,气相浓度和二苯并呋喃初始浓度对固相有效扩散系数影响较小.     

阳离子表面活性剂改性的活性炭吸附砷(V)和砷(Ⅲ)

选用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（CTAC）、癸基三甲基溴化铵（MTAB） 以及三甲基正十四烷溴化铵（DTAB） 改性活性炭. 结果发现,表面活性剂加载使得活性炭的比表面积、孔径体积和表面Zeta电位发生改变. 改性后的活性炭用来吸附水中的砷酸盐和亚砷酸盐. 吸附等温实验结果显示,改性后活性炭对砷酸盐的吸附能力有显著提高,但对亚砷酸盐则只有在pH>10才有明显吸附.无论对砷酸盐还是亚砷酸盐,CTAC改性效果均要好于MTAB和DTAB. 改性后活性炭对砷酸盐的吸附主要通过离子交换,但离子交换并不是唯一的吸附机理. 砷酸盐的吸附受到溶液pH值和水中其他阴离子的竞争吸附的影响.中性pH范围内吸附最佳,而阴离子对砷酸盐的竞争则是PO₄^3- >SO₄^2- > NO₃^-.     

改性活性碳毡电吸附污水中的Zn2+

用20%硝酸改性活性碳毡,利用扫描电镜和傅里叶红外光谱等技术对其改性后的结构进行了表征;利用改性活性碳毡作为吸附电极,进一步研究了其应用于电吸附的除盐效果和影响因素.结果表明,改性后的活性碳毡上的羰基和羧基增多,比表面积增大了32.2%,平均孔径提高了2.5%,微孔体积增大了23.1%.在电压为1.2V,pH值为6~8,极板间距为5mm时电吸附装置对水中Zn²⁺的吸附效果最优,动力学分析表明改性活性碳毡吸附Zn²⁺更符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,除此以外,电吸附循环实验表明用20%硝酸为再生液,通过电极反接,改性活性碳毡的再生率> 74%,说明在电吸附Zn²⁺过程中改性活性碳毡具有良好的再生性.     

表面活性剂改性活性炭对高氯酸盐的吸附和再生

选用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)改性活性炭以提高活性炭对高氯酸盐的吸附能力.CTAC改性前后活性炭吸附能力通过吸附穿透曲线来比较.结果表明,未改性活性炭对高氯酸盐几乎没有吸附.CTAC改性则能显著提高活性炭对高氯酸盐的吸附能力.进水pH值对高氯酸盐的吸附影响较小,但水中干扰离子如NO3-、SO42-、SiO42-和PO43-会与高氯酸盐离子发生竞争吸附,从而降低活性炭对高氯酸盐的吸附能力.1mol/L HCl溶液的化学再生的效率在95%左右,再生后的活性炭能重复使用.水蒸汽热再生则能有效恢复活性炭的孔径结构.高氯酸盐在高温下降解得到完全去除,但再生后的炭必须重新改性后才能再次使用.     

Drinking water biotic safety of particles and bacteria attached to fines in activated carbon process

In this paper, the drinking water biotic safety of particles and bacteria attached to fines in activated carbon process was investigated by actual treatment process and advanced treatment pilot trial with granular activated carbon. In the experiment, the particles were detected by IBR particle calculating instrument, the activated carbon fines were counted on the basis of the most probable number (MPN) with a microscope, the total number of bacteria was analyzed between the conventional agar culture medium and the one with R2A, and the bacteria attached to activated carbon fines was resolved by the homogenization technique. The experimental results showed that the average total number of particles was 205 CNT/mL in the activated carbon effluent during a filter cycle, of which the number of particles with sizes > 2 μm was 77 CNT/mL more than the present particle control criterion of the American drinking water product standard (50 CNT/mL). The backwash of low density and long duration lowered particle number in the effluent. The MPN of activated carbon fines in the effluent was between 400 and 600 CNT/L, which accounted for less than 5‰ of the total particles from activated carbon filtration for a poor relative level (R ² = 0.34). The microorganisms in activated carbon effluent consisted mostly of heterotrophic bacillus and the total bacteria number was five times as high as that of the inflow, i.e. the effluent from sand filter. The actual bacteria number may be truly indicated by the detection technique with R2A culture medium compared with the traditional agar cultivation. The inactivation efficiency of bacteria attached to activated carbon fines was less than 40% under 1.1 mg/L of chlorine contacting for 40 min. Results showed that the particles and bacteria attached to activated carbon fines may influence drinking water biotic safety, and that the effective control measures need to be further investigated.     

蜂窝活性炭吸/脱附苯系物性能及水汽的影响

以市售蜂窝活性炭为吸附材料,通过氮气吸附等温线和扫描电镜分析活性炭的比表面积、孔径分布和表面孔结构形貌,以评估活性炭吸/脱附苯系物的性能。利用动态吸附评价装置和气相色谱系统评价苯浓度、流速、不同苯系物流经蜂窝活性炭对其吸附容量的影响,并通过程序升温技术研究蜂窝活性炭脱附温度曲线。同时考察了水汽对蜂窝活性炭吸附容量、脱附温度曲线的影响。结果表明：蜂窝活性炭对苯系物的单位饱和吸附容量顺序为二甲苯>甲苯>苯,单位饱和吸附容量为66.5~138.1 mg/g,这可能是因为苯系物的分子尺寸效应影响了吸附容量。苯系物的最佳脱附温度基本维持在175 ℃。水汽的竞争吸附作用可以显著抑制苯的单位饱和吸附容量,引入1.8%的水汽后苯的饱和吸附容量降低了36.3%,这表明水汽占据了部分吸附位点,显著降低了苯的吸附容量。

     

Pt纳米颗粒改性活性炭的制备及其应用研究

为了进一步增强活性炭的吸附性能,通过在活性炭表面负载Pt纳米颗粒催化剂来提高活性炭的催化能力。采用扫描电镜、透射电镜、XRD对改性前后活性炭进行了表征,同时分别将未经过改性的活性炭(AC)和经过Pt纳米颗粒改性后的活性炭(PtNPs/AC)制备成过滤器,将过滤器安装于空气净化机内,置于30 m ³标准环境试验舱研究其在1 h测试周期内对二手烟中总挥发性有机物(TVOC)的吸附性能。结果表明,AC过滤器1 h对二手烟中TVOC的去除率为72.05%,PtNPs/AC过滤器的去除率为95.63%。由此可见,负载Pt催化剂大大提高了活性炭的吸附性能。