混凝及其与粉末活性炭联用去除水中腐殖酸的研究_魏守强

第32卷第4期当代化工Vol.32,No.42003年12月ContemporaryChemicalIndustryDecember,2003混凝及其与粉末活性炭联用去除水中腐殖酸的研究魏守强,刘瑛,史敬伟,王实倩(沈阳工业学院化工分院,辽宁沈阳110045)摘要:以模拟腐殖酸水样为研究对象,重点考察并讨论了硫酸铝为絮凝剂时,硫酸铝投加量、水样pH值及加入粉末活性炭等因素对混凝去除腐殖酸效果的影响。结果表明在一定的絮凝剂投加量和pH范围内,混凝可以有效地去除水样中的腐殖酸,当硫酸铝投加量为50mg·L-1,pH=7时,去除率达到99%;通过助凝作用,粉末活性炭可以显著地强化混凝对腐殖酸的去除。关键词:腐殖酸;混凝;硫酸铝;粉末活性炭;去除率中图分类号:TQ424.1文献标识码:A文章编号:16710460(2003)04020403腐殖酸是一种天然有机高分子聚合物,广泛存在于自然界水体中,是饮用水源中的主要有机物。有研究表明,其含量愈高,水质卫生状况愈差[1]。腐殖酸亦是微量金属的强络合剂,会使水中金属离子和微量元素含量下降,矿化度降低。更为严重的是,自来水厂在水的氯化消毒处理过程中,氯与水中的腐殖酸等物质反应会产生一系列氯化副产物(主要为三卤甲烷、卤乙酸等)。这些消毒副产物是对人体健康有害的“三致”物质(致癌、致突变、致畸)[2]。近年来,对消毒副产物控制的研究已成为水处理领域的热点[3]。控制消毒副产物的目的是尽量减小其在饮用水中的存在量,最大限度地降低其对人体的不良影响。现有的控制技术主要分为两类,一是替换传统消毒剂,二是去除消毒副产物的前体物。由于去除前体物同时具有控制化学和微生物风险的效能[4],所以第一类技术更为重要。去除消毒副产物前体物的技术主要有强化混凝法,粒状活性炭吸附法和膜滤法。其中通过增大絮凝剂的投加量和降低pH值的强化混凝是一种不需要额外增加投资而能在现有处理构筑物基础上去除消毒副产物前体物的重要处理方法[3]。本文以模拟腐殖酸水样为研究对象,以硫酸铝为絮凝剂,着重考察了絮凝剂投加量、水样pH值等因素对混凝去除腐殖酸效率的影响和混凝与粉末活性炭联用去除HA的效果,所得结果对有关自来水厂有借鉴意义。1实验部分1.1模拟腐殖酸水样的配制实验所用腐殖酸为天津市津科精细化工研究所生产(化学纯)。取一定量腐殖酸粉末,加入1.0mol/L的NaOH溶液,调节pH值为12,让其缓慢溶解后定容备用。实验水样用NaOH和盐酸调节pH值,用pHs-3DC精密数显酸度计测定。根据文献报道[6],天然原水中的腐殖酸的浓度通常为几十毫克,本实验模拟水样中选定其含量为20mg·L-1作为研究的基础。收稿日期:2003-08-16修订日期:2003-08-27作者简介:魏守强(1962-),男,山东高密人,副教授,硕士,1983年毕业于山东大学无机化学专业,现主要从事物理化学教学和科研工作,已公开发表论文8篇,电话:13032466448。DOI:10.13840/j.cnki.cn21-1457/tq.2003.04.0071.2混凝实验将一定量的硫酸铝投加到500mL的腐殖酸水样(20mg·L-1)中,置于多功能电动搅拌机上,快速搅拌(100r/min)1min,然后慢速搅拌(30r/min)30min,静置1h。用0.45μm微孔滤过滤,用Lamda45紫外分光光度计(美国PE公司)测定滤液在254nm处的吸光度UV254,并按下式计算去除率[7](下同):去除率=A0-A1A0×100%式中:A0-处理前水样吸光度;A1-处理后水样吸光度。1.3粉末活性炭吸附实验把配制好的pH=9.72的腐殖酸溶液(20mg·L-1)40mL倒入磨口锥形瓶中,放入一定量的粉末活性炭(沈阳沈一精细化学品有限公司生产,分析纯),塞紧瓶盖,置于振荡器上振荡2h。用0.45μm微孔滤膜过滤,测定滤液UV254。1.4混凝与粉末活性炭联用实验1.4.1同时投加把25mg硫酸铝固体和一定量的粉末活性炭同时投加到pH值为9.72的500mL的腐殖酸溶液(20mg·L-1)中,先快速搅拌1min,再慢速搅拌30min。静置1h,用0.45μm微孔滤膜过滤,测滤液的UV254。1.4.2异时投加在500mL的腐殖酸溶液(20mg·L-1)中,投加25mg硫酸铝固体,快速搅拌0.5min,再投入一定量的粉末活性炭,先快速搅拌0.5min,后慢速搅拌30min。静置1h,用0.45μm微孔滤膜过滤,测滤液UV254。上述各项实验均在室温下进行。2结果与讨论2.1硫酸铝投加量的影响絮凝剂投加量是影响混凝处理效果的一个重要因素。硫酸铝投加量对起始pH值为7.0的腐殖酸溶液去除效果的影响如图1所示。从图中可以看出,随着投加量的增大,去除率也相应增加;当投加量超过一定数