活性炭表面改性及對飲用水中三氯甲烷吸附性能研究

【摘要】： 飲用水水源遭受有機污染現(xiàn)象日趨普遍和嚴重,而絕大部分自來水廠仍然采用傳統(tǒng)工藝加氯消毒,使得城市自來水中有機物特別是三氯甲烷含量嚴重超標。針對岳陽市自來水公司一水廠的出水水質(zhì)和現(xiàn)行處理工藝,建議增加一道活性炭吸附除有機物工序,采用濃硝酸、次氯酸和氨水對活性炭的表面進行了改性。研究了表面改性對活性炭吸附三氯甲烷的性能影響。研究發(fā)現(xiàn):硝酸氧化可顯著增加活性炭表面酸性基團的含量,提高活性炭的表面親水性,降低pHpzc(水溶液中固體表面凈電荷為零時的pH值)值,并造成活性炭結(jié)構(gòu)塌陷和比表面積的減少。使活性炭吸附飲用水中有機物的能力大大降低。我們研究了以濃硝酸、次氯酸和氨水去除水中三氯甲烷為主要目標表面改性活性炭吸附處理技術(shù)。立意方向為:減少表面內(nèi)酯基及羧基等含氧官能團的含量,增加活性炭表面的疏水性。鑒于飲用水中三氯甲烷含量較低,采用理想溶液吸附模型(IAST)來指導其吸附動力學的研究,結(jié)果令人滿意,另外,溶質(zhì)計量置換吸附模型(SDM-A)應用于上述研究體系也取得了意外收獲。即在其吸附等溫線圖上出現(xiàn)了“V”字形的轉(zhuǎn)折線。該點對應飽和吸附量,可用來判斷單分子層和多分子層吸附的分界點。 利用濃硝酸、次氯酸和氨水對活性炭的表面進行了改性并應用于飲用水中對三氯甲烷等有機物的吸附,可明顯降低水樣中三氯甲烷的含量,使水質(zhì)達到國家標準規(guī)定的指標要求。 【關(guān)鍵詞】：飲用水 活性炭 濃硝酸 次氯酸 氨水 表面改性 三氯甲烷 吸附
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TU991.2
【目錄】：

• 學位論文原創(chuàng)性聲明與學位論文版權(quán)使用授權(quán)書4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-25
• 1.1 給水技術(shù)的發(fā)展10-11
• 1.2 飲用水凈化技術(shù)的發(fā)展11-12
• 1.3 飲用水處理技術(shù)12-15
• 1.3.1 活性炭（GAC）技術(shù)12-13
• 1.3.2 臭氧氧化法13
• 1.3.3 活性炭——膜技術(shù)13-14
• 1.3.4 臭氧——生物活性炭聯(lián)用技術(shù)14
• 1.3.5 超聲波---活性炭聯(lián)用技術(shù)14-15
• 1.4 活性炭概述15-19
• 1.4.1 活性炭的分類15
• 1.4.2 活性炭的物理結(jié)構(gòu)15
• 1.4.3 活性炭的表面化學性質(zhì)15-17
• 1.4.4 活性炭表面化學吸附機理17-19
• 1.5 活性炭的化學表面改性研究進展19-22
• 1.5.1 表面氧化改性19-20
• 1.5.2 表面還原改性20-21
• 1.5.3 載雜原子和化合物21-22
• 1.6 選題背景與研究內(nèi)容22-25
• 1.6.1 選題依據(jù)22-23
• 1.6.2 主要研究內(nèi)容23-25
• 第2章 實驗部分25-30
• 2.1 主要儀器和試劑25
• 2.1.1 主要儀器25
• 2.1.2 主要試劑25
• 2.2 實驗方法25-30
• 2.2.1 活性炭表面改性25
• 2.2.2 活性炭表面官能團的測定25-26
• 2.2.3 pH_(pzc) 的測定26
• 2.2.4 水樣中三氯甲烷含量測定26-27
• 2.2.5 活性炭對三氯甲烷的吸附27-28
• 2.2.6 改性活性炭對氯仿的等溫吸附28
• 2.2.7 改性活性炭去除水中有機污染物的靜態(tài)實驗研究28-30
• 第3章 結(jié)果與討論30-44
• 3.1 活性炭表面改性對主要化學參數(shù)的影響30
• 3.2 未改性活性炭對三氯甲烷的吸附30-32
• 3.3 氯仿的標準曲線32-33
• 3.4 表面改性活性炭對三氯甲烷吸附性能的影響33-34
• 3.5 改性活性炭在不同 PH 時對三氯甲烷吸附性能的影響34-35
• 3.6 改性活性炭去除水中有機污染物的效果35-37
• 3.6.1 對高錳酸鉀指數(shù)的去除35-36
• 3.6.2 對 UV254 的去除36
• 3.6.3 對三氯甲烷的去除36-37
• 3.7 理論模型與實驗結(jié)果討論37-42
• 3.7.1 IAST(理想溶液吸附理論)模型37-39
• 3.7.2 SDM-A(溶質(zhì)計量置換吸附)模型39-40
• 3.7.3 IAST 模型的實驗結(jié)果40-41
• 3.7.4 SDM-A 模型的實驗結(jié)果41-42
• 3.8 結(jié)果討論42-44
• 結(jié)論44-46
• 參考文獻46-50
• 附錄 A 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文50-51
• 致謝51

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