活性炭的表面改性及对水中三氯苯酚的去除研究

论文摘要

含三氯苯酚工业污废水是当今世界上危害大、污染范围广的工业废水之一,是环境中水污染的重要来源。其次常规的饮用水处理采用投氯消毒,然而在氯化消毒过程中氯与水中的有机物反应产生三氯苯酚等消毒副产物,对这些被三氯苯酚污染的饮用水水源的处理日益引起人们的重视。使用活性炭吸附技术可以有效地降解和消除这些饮用水水源中的有害污染物,具有很好的应用前景,成为研究的热点问题。本论文研究了1、活性炭的表面化学改性和负载铁锰离子改性;并通过对孔容、表面电荷的测定、含氧基团测定和扫描电镜对改性前后的活性炭的结构和表面特征做进一步的验证。2、通过分析活性炭改性前后对三氯苯酚的吸附性能,同时研究了反应温度、活性炭的投加量和pH值的吸附影响因素。3、研究了吸附饱和状态下的活性炭再生条件及再生后活性炭的吸附效率。研究结果表明:1、活性炭改性主要是先采用浓硝酸对活性炭表面化学改性,在浓硝酸表面化学改性的基础上采用硝酸铁、醋酸锰对活性炭的表面进行负载铁锰离子改性,通过对孔容、表面电荷的测定和扫描电镜进一步的验证;2、硝酸氧化和负载铁锰离子改性可造成活性炭结构塌陷,使比表面积和孔容的减少,但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,活性炭表面上负载的铁锰离子对三氯苯酚有很强的结合力。3、改性后的活性炭对三氯苯酚的吸附能力增强。在吸附容量最佳在三氯苯酚为100ml、20mg/L,活性炭投加量在20mg时,提高吸附温度到30℃时活性炭更容易吸附;pH值在酸性条件下更有利于活性炭吸附,经研究控制在pH=5左右最佳;4、采用氢氧化钠为4%的溶液对活性炭原活性炭GAC0、硝酸改性活性炭GAC1、负载铁锰离子改性活性炭FMGAC1吸附的三氯苯酚有很好的脱附作用,再生后吸附效率达94%以上。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 水资源状况
• 1.1.1 我国水资源状况
• 1.1.2 持久性有机污染物污染的现状
• 1.2 饮用水水源中三氯苯酚的来源、性质、污染状况及处理技术研究进展
• 1.2.1 饮用水水源中三氯苯酚的来源
• 1.2.2 饮用水水源中三氯苯酚的性质及污染状况
• 1.2.3 饮用水水源中三氯苯酚的处理技术研究进展
• 1.3 活性炭的表面性质、表面改性方法及研究进展
• 1.3.1 活性炭的表面性质
• 1.3.2 活性炭表面改性方法及研究进展
• 1.4 选题意义与研究内容
• 1.4.1 选题意义
• 1.4.2 研究内容
• 第2章 活性炭表面改性的研究
• 2.1 实验材料及仪器
• 2.2 活性炭的表面改性
• 2.2.1 活性炭的表面化学改性
• 2.2.2 活性炭的负载金属离子改性
• 2.3 改性前后的活性炭表面性质分析
• 2.3.1 改性前后活性炭孔容的测定
• 2.3.2 改性前后活性炭表面结构分析
• 2.3.3 改性前后活性炭表面电荷测定
• 2.3.4 改性前后活性炭表面酸性含氧基团的测定
• 第3章 改性活性炭对三氯苯酚的静态吸附研究
• 3.1 实验方法及仪器
• 3.1.1 三氯苯酚的检测方法
• 3.1.2 三氯苯酚的检测步骤
• 3.1.3 检测参数调试及标准曲线的绘制
• 3.2 硝酸改性活性炭对三氯苯酚的吸附研究
• 3.3 负载铁锰离子改性活性炭对三氯苯酚的吸附研究
• 3.4 改性前后活性炭的吸附量比较
• 3.5 影响改性活性炭吸附性能因素的分析
• 3.5.1 温度的影响
• 3.5.2 活性炭投加量的影响
• 3.5.3 pH值的影响
• 3.5.4 常规处理水环境下对吸附效果的影响
• 3.6 活性炭的再生吸附实验方法
• 3.6.1 实验内容
• 3.6.2 实验步骤
• 3.6.3 活性炭再生实验结果分析
• 第4章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果