復(fù)合型凈水材料的吸附特性研究

付國(guó)忠　付東輝

摘 要：采用化學(xué)方法手段分析污水、復(fù)合型凈水材料吸附后出水及活性炭吸附后出水的COD和BOD檢測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)比復(fù)合型凈水材料及活性炭對(duì)污水中污染物的吸附效果，以此間接反應(yīng)兩種材料的凈化能力，討論復(fù)合型凈水材料的吸附機(jī)理。

關(guān)鍵詞：活性炭；復(fù)合型凈水材料；吸附

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09. 044

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，尤其是化工企業(yè)的高速發(fā)展，地球上有限的水資源不斷遭到破壞，高效的凈水材料需求量日益增加。研制一類性價(jià)比高的凈水材料不斷得到業(yè)內(nèi)人士認(rèn)可?；钚蕴渴且环N黑色含碳量高，孔隙發(fā)達(dá)的吸附材料，可以在毒氣凈化、食品保險(xiǎn)、藥品脫色、污水處理等多個(gè)領(lǐng)域。我國(guó)具有多種優(yōu)質(zhì)的礦物資源，其中不乏有吸附功能的礦材，A礦石就是一種既有很好的吸附功能，又能釋放對(duì)人體有益礦物質(zhì)元素的一種材料，將椰殼活性炭與A礦石復(fù)合成特種凈水材料無(wú)疑是一個(gè)很具價(jià)值的課題，關(guān)于此類研究的文獻(xiàn)還未見報(bào)道，本文就是圍繞此研究而開展的。A礦石具有靜電和孔吸附雙重的吸附特性，可以很好的去除水中的有害物質(zhì)和重金屬。此外，特種礦粉不僅可以吸附大分子的物質(zhì)，而且可以釋放多種對(duì)人體有益的鈣、鐵和鈉等礦物質(zhì)元素以及硒等微量元素，能夠使水保持弱堿性的小分子集團(tuán)，從而改善水質(zhì)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)水樣 與儀器

原水取自平泉污水處理廠， COD=1380mg/L，BOD=268mg/L。動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置（吸附柱內(nèi)徑3cm；高25cm；有效容積80cm?）。分析采用南京林業(yè)大學(xué)檢測(cè)中心的檢測(cè)儀器。

1.2 研究所需原材料

（1）椰殼凈水活性炭：承德新華炭業(yè)生產(chǎn)的椰殼微孔活性炭，粒徑：10-20目，堆積比重：410-500g/L，碘吸附值：800-1150mg/g ；A礦石：來(lái)自承德高塔礦物有限公司，粒徑8-16目，比重870-900 g/L。

（2）復(fù)合型凈水材料的制備工藝：A礦石與椰殼活性炭按照1：2比例混合，加入5-7%的鈦酸溶液中浸漬24小時(shí)，水洗后干燥、粉碎，加入焦油粘結(jié)劑擠壓、造粒，再送入高溫爐中，通入二氧化碳活化，得到產(chǎn)品。

研究方案：將A礦石和椰殼活性炭混合，通過(guò)負(fù)載鈦元素和活化將材料形成特殊的復(fù)合材料，可以凈化多種污水，能夠凈化污染水體中污染物和分解污染物的優(yōu)良特性。

1.3 研究方法

先將復(fù)合型凈水材料樣品放入干燥箱中于120℃烘干4.5h，然后稱取不同重量的復(fù)合型凈水材料樣品放到動(dòng)態(tài)吸附裝置中，將污水通過(guò)靜態(tài)裝置的進(jìn)水口加入，從流出口接收水樣進(jìn)行測(cè)試分析。

2 試驗(yàn)結(jié)果討論與分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

復(fù)合凈水材料與活性炭動(dòng)態(tài)吸附后出水水質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較數(shù)據(jù)如下：復(fù)合凈水材料的COD去除率達(dá)到92.9%、BOD去除率達(dá)到89.2%；活性炭的COD去除率達(dá)到76.4%、BOD去除率達(dá)到76.9%，課件試驗(yàn)所用的復(fù)合型凈水材料對(duì)COD和BOD的去除率效果均優(yōu)于活性炭。

2.2 討論與分析

因?yàn)閮羲牧蠈?duì)水中污染物的去除受到孔徑大小和表面催化劑特性的影響，所以為了比較兩種凈水材料的凈化效果，本研究利用化學(xué)方法分析了活性炭處理后水樣和復(fù)合凈水材料處理后水樣，通過(guò)對(duì)凈化后水中的COD和BOD數(shù)據(jù)比較，分析判斷復(fù)合凈水材料的特性。

復(fù)合凈水材料對(duì)水中污染物表現(xiàn)出較好的去除率，這表明它是一種廣譜型的凈水材料，其復(fù)合成分決定了材料具有較大的孔徑范圍。結(jié)果還可以表明，負(fù)載了鈦金屬可以增強(qiáng)材料的去污能力，主要是因?yàn)殁伣饘倨鸬搅舜呋到獯蠓肿游廴疚锏淖饔茫蚨鴮?duì)污染物尤其是水中的大分子物質(zhì)去除率很高，COD可降低92%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于同品質(zhì)的活性炭。本課題對(duì)復(fù)合型凈水材料的性能與機(jī)理還需進(jìn)一步研究。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)復(fù)合凈化材料和活性炭?jī)艋笏|(zhì)的化學(xué)方法分析，發(fā)現(xiàn)復(fù)合凈化材料對(duì)污染物去除率很高，COD可以降低92%以上，BOD可以減低90%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于活性炭，說(shuō)明了兩者不同凈化特性。同時(shí)說(shuō)明，復(fù)合凈化材料的凈化機(jī)理很有可能不僅包括吸附作用，還包括催化分解作用，還需進(jìn)一步研究。

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作者簡(jiǎn)介：付國(guó)忠（1969-），男，河北承德人，學(xué)士，工程師，主要從事林產(chǎn)化學(xué)加工及活性炭生產(chǎn)與研發(fā)工作。