水处理活性炭吸附性能指标的表征与应用(2)

290 中 国 环 境 科 学 27卷

业研究所(简称南京林化所)及上海、太西等大型活性炭厂提供(表1).碘(分析纯,上海凌峰化学试剂有限公司);苯酚(分析纯,上海菲达工贸有限公司和桥分公司);甲基蓝(生物染色剂,上海化学试剂公司);丹宁酸(分析纯,中国医药集团上海化学试剂公司);硝基苯(分析纯,上海凌峰化学试剂有

限公司);MTBE(工业级,上海炼油厂);BPA(化学级,上海试剂一厂);腐殖酸(生化试剂,上海巨枫化学科技有限公司).

表1 商业活性炭吸附性能

Table 1 Adsorptive capacity indicators for commercial

activated carbons

炭 型

苯酚值 碘值 甲基蓝值丹宁酸值

太西柱形炭ZJ-15 76.3

933 256 14.9 太西破碎炭8×30 74.6

902 204 8.10 华辉破碎炭 74.8 887 272 95.8 新华破碎炭PJ8×30 77.6

1017 254 50.9 华理柱形设备科炭 61.9 543 <150 33.3

上海破碎果壳炭 113

1012 292 113 上海破碎椰壳炭 109 1202 327 16.4 上海柱形炭18# 81.9

910 225 7.73 上海柱形炭18#II 77.1 1068 243 9.23 上海破碎原煤炭 81.0

1114 313 42.3 上海破碎果壳炭专用 111 1033 307 105 上海破碎椰壳YK-2 131

999 164 13.2 上海柱形炭Φ1.5mm 81.6 981 290 10.3 上海粉状木质炭A 101 989 293 39.3 上海粉状木质炭B (氯化锌活化) 38.2 1096 343

126

上海粉状木质炭 C

(磷酸活化)

43.6 879 241 151

南京林化所粉状木质炭A 42.6 1059 304

38.8

南京林化所粉状木质炭B

(磷酸活化)

24.4 805 334 205

注: 未注明材质的炭型均为煤质炭,未注明活化方式的均是

水蒸气活化,II表示同炭型第二批样品

Unico UV200型紫外可见分光光度计(上海尤尼柯仪器有限公司);7900型气相色谱仪(天美科技有限公司);ASAP 2020M物理吸附测定仪

(Micromeritics);ES-810型计量泵(易威奇泵业);BSZ-160改进型自动采样器(上海沪西分析仪器厂).

1.2 分析方法

水样中碘、苯酚、甲基蓝、丹宁酸、硝基苯、BPA、腐殖酸浓度利用分光光度法分别在波长600,268,613,275,268.5,276,254nm处检测.水样中MTBE采用气相色谱法分析,采取直接进样方式,MTBE保留时间约为0.5min,检测下限为

0.5mg/L[7-8].

pHpzc表示颗粒表面零电荷时的pH值,采用质量滴定法测定[9]. 1.3 指标测定方法

炭样预处理:采用咖啡研磨机将活性炭样品快速打碎成粉末状,筛分取得180目以下炭颗粒.用去离子水清洗至洗炭水pH值没有明显变化,最后在105℃干燥12h,存放在干燥器内备用[6].

根据前期实验结果,为使溶液和活性炭充分

接触,除吸附速度较快的碘(手工摇动

2min[10])外,

振荡方式采用滚动旋转方法,苯酚、甲基蓝、丹

宁酸5r/min分别摇动2,8,12h.

1.4 吸附容量与穿透实验方法

硝基苯、BPA、MTBE和腐殖酸的吸附容量测试方法参考苯酚、丹宁酸值测试,所用的转动时间分别为12,21,4,65h.所采用穿透实验方法为微型快速穿透技术(MCRB)[4,7]. 2 结果与讨论

2.1 对于指标孔径大小的表征

依照IUPAC活性炭孔径分类标准:大孔直径>50nm;中孔直径为2~50nm;微孔直径<2nm[1].活性炭中的小微孔对于一些水中常见的大分子有机污染物来说过于细小,无法到达,所以相比BET比表面积等参数,碘值、苯酚值、甲基蓝值、丹宁酸值4个指标更能反映活性炭对于水中污染物的实际吸附能力.

碘、甲基蓝表征的孔径大小分别为1.0[1,11], 1.5[11]nm左右.按照立体效应,分子直径应和表征

的孔径之间呈现一定倍数关系(1.3~1.8[12]

或1.7~

6[13]).碘和甲基蓝的分子直径大致分别为0.53nm[14]

,

0.8~0.9nm[1],符合1.7~1.8的倍数关系.由于苯酚

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