活性炭对溶解性有机氮类化合物_DON_的吸附特性研究_许金丽

书给水排水Ｖｏｌ．３７增刊２０１１５·城镇给排水·活性炭对溶解性有机氮类化合物（ＤＯＮ）的吸附特性研究许金丽古励刘冰张会宁于鑫（中国科学院城市环境研究所，厦门３６１０２１）摘要采用静态吸附法研究了活性炭对水中溶解性有机氮（ＤＯＮ）的吸附能力和吸附特性，试验结果表明：在椰壳、桃核、木质和煤质四种活性炭中，桃核活性炭对ＤＯＮ亲和性与吸附容量最高；中性偏碱性的ｐＨ环境更利于ＤＯＮ在活性炭上的吸附；不同温度下的动力学研究表明升温不利于ＤＯＮ的吸附；热力学参数ΔＨ＜０，ΔＧ＞０表明活性炭对ＤＯＮ的吸附属于非自发的放热反应，为化学吸附。关键词活性炭溶解性有机氮吸附饮用水ＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎｏｎｇｒａｎｕｌａｒａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｓＸｕＪｉｎｌｉ，ＧｕＬｉ，ＬｉｕＢｉｎｇ，ＺｈａｎｇＨｕｉｎｉｎｇ，ＹｕＸｉｎ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＵｒｂａｎＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｘｉａｍｅｎ３６１０２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｔａｔｉｃａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓｃｏｍｐｏｕｎｄｓ（ＤＯＮ）ｂｙａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎｓ（ＡＣｓ）ｍａｄｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｏｆｉｎｄｔｈｅｓｕｉｔａｂｌｅａｄｓｏｒｂｅｎｔａｎｄｔｈｅｉｒａｄｓｏｒｂｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｎＤＯＮｒｅｍｏｖａｌ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｗａｌｎｕｔｓｈｅｌｌＡＣｐｒｅｓｅｎｔｓｈｉｇｈｅｓｔａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙａｎｄａｆｆｉｎｉｔｙａｍｏｎｇｔｈｅｓｅｌｅｃｔｅｄＡＣｓ；ＮｅｕｔｒａｌａｎｄｂａｓｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｍｏｓｔｆａｖｏｒｅｄｉｎＤＯＮａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；ＫｉｎｅｔｉｃｓｓｔｕｄｉｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅｗａｓｎｏｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｔｏｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆＤＯＮ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｗａｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄａｓａｎｕｎｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｅｘｏｔｈｅｒｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｂｙｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆΔＧ＞０ａｎｄΔＨ＜０ａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｃｔｉｖａｔｅｄｃａｒｂｏｎ；Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｒｇａｎｉｃｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓｃｏｍｐｏｕｎｄｓ；Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ；Ｄｒｉｎｋｉｎｇｗａｔｅｒ０引言溶解性有机氮类化合物（ＤＯＮ）是水中溶解性有机物（ＤＯＭ）的重要组成部分，所占比例为０．５％～１０％，ＤＯＮ主要包括胺类、酰胺类、腈类、嘌呤、嘧啶、硝基化合物等并具有种类多、亲水性强、分子质量小等特点［１］。ＤＯＮ可导致耗氯量增加、膜污染、产生更多的消毒副产物等问题［２］。ＤＯＮ在氯化（自由氯和化合氯）消毒过程中可产生致癌性和致突变性较强的卤化硝基甲烷与亚硝胺（例如二甲基亚硝胺ＮＤＭＡ）等含氮消毒副产物（Ｎ－ＤＢＰｓ），其致癌风险国家自然科学基金（５０６７８０８０）；中国科学院百人计划项目和知识创新工程重要方向资助项目（ＫＺＣＸ２?ＹＷ?４５２）。可比常规消毒副产物ＴＨＭｓ高几个数量级［３］，对饮用水的安全构成严重威胁，有关ＤＯＮ和Ｎ－ＤＢＰｓ的研究已逐渐成为国际饮用水领域研究的热点［４］。因此，从保障饮用水安全角度出发，研究Ｎ－ＤＢＰｓ的重要前体物ＤＯＮ的去除，具有重要的现实意义。Ｌｅｅ和Ｗｅｓｔｅｒｈｏｆｆ［５］对美国２８家给水厂的处理结果进行了统计，结果发现，常规的水处理工艺对ＤＯＮ的去除效果非常有限：在原水ＤＯＮ浓度平均为０．２ｍｇ／Ｌ的条件下，常规混凝工艺对ＤＯＮ的去除率仅为９％，而采用无机混凝剂与阳离子聚合物的强化混凝对ＤＯＮ的去除率也仅有２３％，且混凝剂中所含氮元素更可能向水中引入新的ＤＯＮ。此外，目前在饮用水处理中应用较多的生物处理方法，DOI:10.13789/j.cnki.wwe1964.2011.s1.105６给水排水Ｖｏｌ．３７增刊２０１１如生物滤池，更有可能产生新的ＤＯＮ［１］。吸附法是基于相转移的技术，安全、高效，不会在处理过程中释放或产生副产物。目前，利用吸附剂吸附去除水中ＤＯＮ的研究还鲜有报道。活性炭是应用最为广泛的水处理吸附剂，但其对水中ＤＯＮ的吸附效能如何，仍不得而知。基于以上分析，本文开展了活性炭吸附ＤＯＮ的研究，筛选了对ＤＯＮ具有较好吸附性能的活性炭品种，并研究了活性炭的吸附平衡和吸附动力学性质。另外考察了ｐＨ对吸附的影响，并获得了活性炭吸附水中ＤＯＮ的热力学性质