賦磁活性炭粉去除飲用水中的有機物
摘要：在改性天然高分子助凝劑強化混凝試驗的基礎上，分別 研究 了活性炭粉、磁粉、鐵粉和賦磁活性炭粉對飲用水中有機物的去除效果。結果表明，在加入量相同時，賦磁活性炭粉的處理效果較好，明顯提高了CODMn、TOC、UV254等的去除率，且容易回收利用。
關鍵詞：飲用水處理 強化混凝 賦磁活性炭粉 磁效應
高梯度磁濾技術對飲用水的消毒已取得了一定效果，而且磁技術在水處理中的 應用 已從單一的磁場處理、磁濾裝置向與各種藥劑與磁場協同作用的方向 發展 [1、2]，筆者利用混凝劑、磁性顆粒和磁場的共同作用處理地表水，探討其對水中污染物尤其是有機物的去除效果。
1 試驗材料與 方法
1.1 藥劑
聚合氯化鋁(PAC，經衛生部門檢測符合國家標準);改性天然高分子助凝劑(CMS，自制，經衛生部門檢測符合國家標準)[2];還原鐵粉(CP級，200目);粉末活性炭(200目); 磁粉(自制)，賦磁活性炭粉(自制)。
1.2 儀器
1000mL燒杯(距杯底部10mm處設置取樣口)，攪拌器，磁處理裝置(自制)，砂濾柱(高20mm，直徑15mm)，磁濾器(填充8%不銹鋼絨絲)，2100N型濁度儀，751型紫外分光光度計，TOC儀。
1.3 試驗步驟
(1)準備
①磁粉的制備：令溶液中[Fe3+]∶[Fe2+]=3∶2，加入10%的NaOH調pH值至堿性，40 ℃恒溫4h得到Fe3O4粉末，酸性處理和水洗后，通入N2保護、干燥待用。
②賦磁活性炭粉的制備：將活性炭粉末用[Fe3+]∶[Fe2+]=3∶2的溶液浸泡，再用10%的NaOH調至堿性，40 ℃恒溫4 h，酸性處理和水洗后通入N2保護、干燥待用。
(2)高分子強化混凝過程試驗
①只投入PAC
②加入CMS
③改變CMS加入量
具體試驗流程為：
(3)投加粉末試驗
分別利用粉末活性炭、鐵粉、磁粉和賦磁活性炭粉與等量CMS協同進行水處理試驗，流程為：
以上每項試驗重復5次，取平均值作為試驗結果加以討論。
2 結果和討論
①采用CMS的強化混凝試驗結果見表1。
| 試驗方法 | pH值 | 濁度(NTU) | CODMn(mg/L) | TOC(mg/L) | UV254 | 氨氮(mg/L) | |
| 原水 | 7.06 | 48 | 5.97 | 3.72 | 0.056 | 2.58 | |
| PAC(5mg/L) | 6.80 | 1.00 | 3.04 | 3.39 | 0.049 | 2.22 | |
| PAC+ | CMS(0.2 mg/L) | 6.93 | 0.55 | 2.71 | 3.06 | 0.030 | 2.15 |
| CMS(0.3 mg/L) | 6.95 | 0.40 | 2.09 | 3.16 | 0.031 | 2.00 | |
| CMS(0.4 mg/L) | 6.97 | 0.20 | 1.22 | 3.25 | 0.033 | 1.69 | |
| CMS(0.5mg/L) | 7.00 | 0.60 | 4.96 | 3.56 | 0.037 | 2.16 | |
加入CMS后，濁度達到0.5 NTU以下，對CODMn、TOC、UV254平均降低15%左右，但對氨氮的去除效果不好，提高CMS的用量不但不能提高有機物的去除率，反而使有機物的含量增加。
②控制CMS的加入量為0.2 mg/L，再分別投加粉末活性炭、鐵粉、磁粉和賦磁活性炭粉，各種粉末的投加量均為20 mg/L，試驗結果見表2。
| 投加粉末 | 濁度(NTU) | CODMn(mg/L) | TOC(mg/L) | UV254 | 氨氮(mg/L) |
| 空白 | 0.45 | 2.40 | 2.97 | 0.036 | 2.08 |
| 粉末活性炭 | 0.40 | 0.69 | 0.58 | 0.011 | 0.16 |
| 鐵粉 | 0.46 | 2.09 | 2.36 | 0.03 | 12.00 |
| 磁粉 | 0.40 | 1.22 | 2.25 | 0.026 | 1.68 |
| 賦磁活性炭粉 | 0.20 | 0.56 | 0.36 | 0.008 | 0.15 |
從表2可以看出，賦磁活性炭粉能夠發揮活性炭的凈化功能并使其得到強化，提高了對有機物的去除效果。
③賦磁活性炭粉經多次使用后可利用磁選裝置從絮凝體中回收，如果以pH=6的NaCl溶液作為洗滌液，在液固比為10∶1的條件下進行淋洗，即可以循環使用。不同的淋洗次數與使 用效果的關系見表3。
| 淋洗次數 | 濁度(NTU) | COD Mn(mg/L) | TOC(mg/L) | UV254 | 氨氮(mg/L) |
| 1 | 0.42 | 2.50 | 2.95 | 0.016 | 0.18 |
| 2 | 0.30 | 0.69 | 0.58 | 0.011 | 0.16 |
| 3 | 0.21 | 0.57 | 0.36 | 0.008 | 0.15 |
| 4 | 0.20 | 0.52 | 0.35 | 0.008 | 0.15 |
| 5 | 0.20 | 0.52 | 0.36 | 0.008 | 0.15 |
可以看出，賦磁活性炭粉淋洗3次后回用效果最佳。
3 結論和展望
①利用CMS的強化混凝對降低濁度有很好的效果，可使濁度降至0.5NTU以下，對CODMn和TOC、UV254的去除率也可平均提高15%左右，但對氨氮的去除效果不好。
②賦磁活性炭粉可以將粉末活性炭的良好凈化功能和磁性粒子的分離功能相結合，既強化了有機物的去除效果又便于回收利，而且制作和操作過程簡單，具有良好的 應用 前景。
在 研究 中也發現，對不同的有機物，活性炭的飽和吸附量有很大的區別，而且不同的活性炭以及不同的賦磁工藝條件也對有機物的吸附有一定的 影響 ，這方面尚有待于進一步研究。
參考 文獻 ：
[1]Ivo Safarik,Konstanca Nymburska and Mirka Safarikova.Absorption of water-soluble organic dyes on magnetic charcoal[J].J Chem Tech Biotechnol,1997,(69):1-4.
[2]馬偉，郭麗燕，肖錦.天然高分子改性絮凝劑的性能及磁場協同混凝 效能研究[J].環境 科學 ，1999，1(20):59-61.
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