改性顆粒活性炭對(duì)水中溴酸根的吸附特性研究
摘要：采用陽(yáng)離子表面活性劑氯化十六烷基吡啶（CPC）改性顆；钚蕴恳蕴岣呋钚蕴繉(duì)溴酸根的吸附能力。通過(guò)小試研究了改性顆粒活性炭（GAC-CPC）對(duì)溴酸根的吸附特性，考察了BrO3-初始濃度、pH、共存陰離子等因素對(duì)吸附過(guò)程的影響。結(jié)果表明，CPC改性能顯著提高GAC對(duì)BrO3-的吸附能力，吸附量隨著初始濃度升高而增大；在堿性條件下GAC-CPC對(duì)BrO3-的吸附量減小；共存陰離子與BrO3-在GAC-CPC上存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，其影響順序?yàn)椋篘O3->SO42->PO43->CO32-。用準(zhǔn)一級(jí)、準(zhǔn)二級(jí)和顆粒內(nèi)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)模型擬合GAC-CPC吸附BrO3-的動(dòng)力學(xué)過(guò)程，結(jié)果表明，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)能更好的描述吸附過(guò)程，且孔擴(kuò)散可能是改性GAC吸附BrO3-初始階段的主要速率控制因素。用Langmuir和Freundlich等溫吸附模型擬合不同溫度下BrO3-的吸附平衡過(guò)程。結(jié)果表明，Langmuir等溫吸附模型能很好的描述吸附平衡過(guò)程，GAC-CPC吸附BrO3-的過(guò)程是自發(fā)且放熱的，溫度升高不利于吸附。
關(guān)鍵詞：溴酸根，陽(yáng)離子表面活性劑，顆粒活性炭，動(dòng)力學(xué)，等溫模型，熱力學(xué)
溴酸鹽是臭氧氧化含溴原水產(chǎn)生的副產(chǎn)物（Ｋｒａｓｎｅｒ ｅｔ ａｌ．，１９９３）。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（ＵＳＥＰＡ）將溴酸鹽劃分為潛在致癌物，并規(guī)定最大容許濃度（ＭＣＬ）為１０μｇ·Ｌ－１（ＵＳＥＰＡ，１９９９），我國(guó)最新頒布實(shí)施的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（ＧＢ５７４９—２００６）》將溴酸根列入常規(guī)水質(zhì)檢查指標(biāo)，并規(guī)定限值為１０μｇ·Ｌ－１。
溴酸根在環(huán)境中性質(zhì)穩(wěn)定，不易分解，一旦形成通過(guò)常規(guī)工藝去除的難度大。目前減少溴酸根的方法主要有３類，即去除前體物溴離子、控制溴酸根的生成以及溴酸根的去除？刂其逅岣纳芍饕獜匿逅岣漠a(chǎn)生途徑控制其生成，包括調(diào)節(jié)原水ｐＨ，投加硫酸銨，投加Ｈ２Ｏ２，減少臭氧投加量，改進(jìn)臭氧接觸方式等（Ｍａｒｈａｂａ ｅｔ ａｌ．，２００３）。這些方式在生產(chǎn)實(shí)踐中成本較高，可操作性差，同時(shí)可能對(duì)臭氧氧化效果有降低作用。溴酸根去除措施有Ｆｅ（０）還原（Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．，２００９）、離子交換（Ｗｉｓ′ｎｉｅｗｓｋｉ ｅｔ ａｌ．，２０１０）、膜技術(shù)（Ｌｉｓｔｉａｒｉｎｉ ｅｔ ａｌ．，２０１０）、生物降解（Ｄａｖｉｄｓｏｎ，ｅｔ ａｌ．，２０１１）、活性炭吸附還原（Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．，２０１０）、新型吸附劑吸附（Ｚｈｏｎｇ ｅｔ ａｌ．，２０１３；Ｈｅ ｅｔ ａｌ．，２０１２；Ｘｕ ｅｔ ａｌ．，２０１２；Ｂｈａｔｎａｇａｒ ｅｔ ａｌ．，２０１２）等。其中活性炭吸附工藝以其構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、易于操作等優(yōu)勢(shì)受到廣泛關(guān)注，但活性炭對(duì)溴酸根的吸附性能還有待提高。研究表明，活性炭的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)其吸附溴酸根有較大影響，活性炭表面堿性官能團(tuán)含量大、等電點(diǎn)高有利于溴酸根的吸附（Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ．，２００８）。表面活性劑可以改變活性炭表面電荷特性，利用表面活性劑改性活性炭以提高其高氯酸根吸附能力的研究國(guó)內(nèi)外已有報(bào)道（Ｘｕ ｅｔ ａｌ．，２０１１；Ｐａｒｅｔｔｅ ｅｔ ａｌ．，２００５），如利用陽(yáng)離子表面活性劑化十六烷基三甲基氯化銨（ＣＴＡＣ）改性后，高氯酸根飽和吸附容量提高１．１倍以上（Ｘｕ ｅｔ ａｌ．，２０１１），但是利用表面活性劑改性活性炭吸附溴酸根的研究較少，不同文獻(xiàn)報(bào)道的去除效果差別較大（Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ．，２０１２；Ｆａｒｏｏｑ ｅｔ ａｌ．，２０１２）。本文介紹了陽(yáng)離子表面活性劑氯化十六烷基吡啶改性顆；钚蕴康姆椒案男灶w粒活性炭去除ＢｒＯ－３的特性，包括初始濃度、ｐＨ、共存離子等因素的影響，并進(jìn)行吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)分析，初步探討了改性顆；钚蕴咳コ逅岣臋C(jī)理。
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