活性炭吸附去除水中砷的效能研究.pdf

1、砷是一種有毒元素，飲用水中砷含量超標(biāo)會(huì)引起皮膚、肝臟、腎臟等很多器官的癌變，近年來地方性砷中毒事件的頻發(fā)使其備受關(guān)注，因此有必要開發(fā)一種經(jīng)濟(jì)、可行的除砷技術(shù)。
　　本文采用三種商用活性炭N1、N2和N3分別吸附去除水中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)，動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，As在三種活性炭上的吸附行為均服從假二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附，其中N1吸附As初始速率相對(duì)較快，為0.405 mg/(g·h)；等溫線實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在N1和N

2、2表面的吸附為L(zhǎng)angmuir吸附，而在N3表面的吸附為Freundlich吸附，其中N1對(duì)As(Ⅲ)的飽和吸附能力為3.69mg/g，明顯高于N2(1.97mg/g)和N3(0.54 mg/g)；而其對(duì)As(Ⅴ)的飽和吸附能力為2.88mg/g，也明顯高于N2(1.50 mg/g)和N3(0.58 mg/g)，因此，從初始吸附速率和吸附能力角度看，N1都表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢(shì)。
　　As(Ⅲ)在 N1上的吸附是自發(fā)的放熱過程，以物理吸

3、附為主，同時(shí)伴有化學(xué)吸附；溶液 pH值的變化可改變 As(Ⅲ)在水中的存在形式和活性炭表面的電荷形態(tài)，隨著 pH值的升高，As(Ⅲ)在 N1上的吸附能力先增大后減小，其最佳吸附 pH值是6(吸附量為4.048mg/g)；進(jìn)一步研究表明，Na+、Cl-的引入可與As(Ⅲ)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，導(dǎo)致 As(Ⅲ)在 N1上的飽和吸附能力隨著離子強(qiáng)度的增大逐漸較?。淮送?，水中共存 Fe2+也影響As(Ⅲ)的吸附過程，隨著Fe2+濃度的逐漸增加，其在活性

4、炭上的吸附可為As(Ⅲ)提供一定的吸附位，使得As(Ⅲ)在N1上的飽和吸附能力先增大后趨于穩(wěn)定。
　　As(Ⅴ)在 N1上的吸附同樣是自發(fā)的放熱過程，以物理吸附為主，同時(shí)伴有化學(xué)吸附；隨著pH值的升高，As(Ⅴ)在N1上的吸附能力先增大后減小，其最佳吸附pH值是7(吸附量為2.931mg/g)；另外，As(Ⅴ)在N1上的吸附能力隨著離子強(qiáng)度的增大先增大后減小，電荷屏蔽效應(yīng)是離子強(qiáng)度較小時(shí)飽和吸附量逐漸增大的原因，而新引入的Na+、

5、Cl-與As(Ⅴ)的競(jìng)爭(zhēng)吸附在離子強(qiáng)度較大時(shí)起主要作用；而Fe2+濃度的逐漸增大使As(Ⅴ)在N1上的吸附能力逐漸增大，活性炭表面的鐵鹽與As(Ⅴ)較強(qiáng)的結(jié)合能力是其吸附量大幅提高的主要原因。
　　結(jié)合活性炭表面性質(zhì)表征結(jié)果和活性炭吸附砷過程的影響因素分析，砷在活性炭表面的吸附可能主要基于靜電作用和物理吸附作用原理，但對(duì)As(Ⅴ)而言，加入Fe2+后化學(xué)吸附是其吸附量成倍增加的主要原因。
　　柱穿透曲線研究表明，隨著柱高度的