活性炭对铝的吸附与解吸的试验研究

活性炭对铝的吸附与解吸的试验研究

论文摘要

随着水污染的日益严重和饮用水水质标准的不断提高,传统的净水工艺已难以满足居民生活用水水质标准,活性炭滤池作为深度处理工艺单元得到了广泛应用和深入研究。一般认为,活性炭滤池出水残余铝浓度平均降低50%,但实际生产过程中却发现个别活性炭滤池经长期运行后,其出水残余铝浓度明显高于沉后水,且pH值升高会加速该情况出现。鉴于活性炭滤池这种特殊性,本文结合净水工艺中铝的浓度变化和影响因素,通过试验对活性炭吸附与解吸铝进行了较为深入的研究。首先,通过对净水工艺中铝的浓度变化调查及影响因素分析:水厂原水铝浓度较低;沉后水残余铝浓度可能高于原水;砂滤出水残余铝浓度低于沉后水;运行正常的活性炭滤池在进水pH升高后出水残余铝浓度高于砂滤水,初步认为水厂各工艺单元出水残余铝浓度变化主要原因为:碱铝混凝剂的投加和石灰水的投加而引起的pH值升高。其次,基于吸附基本机理,考虑改变吸附条件(初始铝浓度、吸附剂投加量、温度、吸附时间和pH值)对新炭吸附铝进行试验,结果表明:吸附剂投量过多会导致高投加量对应低吸附容量;初始铝浓度过高会导致高初始浓度对应低吸附率;吸附效果随温度升高而提高;吸附过程分前期、中后期两个阶段;吸附平衡后,无论怎样延长吸附时间,相同条件下吸附速率不变;碱性和酸性吸附效果都较好,中性吸附效果最差,控制pH值在中性左右可以延长活性炭使用周期,减少活性炭因铝的吸附饱和而需再生的次数。最后,基于解吸基本机理,考虑改变解吸条件(温度、解吸时间、pH值、解吸剂种类和解吸剂浓度)进行了吸附平衡后的活性炭对铝的解吸试验,结果表明:解吸效果随温度升高而提高;解吸过程分初期、中期和后期三个阶段;解吸平衡后,无论怎样延长解吸时间,相同条件下解吸速率不变;碱性和酸性解吸效果都较好,中性解吸效果最差,控制pH值在中性左右可以延缓活性炭滤池炭解吸铝速率;活性炭滤池出水铝超标,对其进行再生,解吸剂NaOH的最佳浓度为0.20mol/L。此试验结果对于控制炭池出水残余铝浓度具有重要参考价值。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 插图索引
  • 附表索引
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及研究意义
  • 1.1.1 课题背景
  • 1.1.2 研究意义
  • 1.2 饮用水中铝(Al)及其化合物的物理化学、毒理学性质及来源
  • 1.2.1 铝(Al)以及化合物的性质
  • 1.2.2 铝(Al)的毒理学性质
  • 1.2.3 铝的来源
  • 1.3 国内外研究现状
  • 1.3.1 国内研究现状
  • 1.3.2 国外研究现状
  • 1.4 柱状活性炭简介
  • 1.4.1 柱状活性炭的分类
  • 1.4.2 活性炭性质
  • 1.4.3 活性炭在水处理中的应用
  • 1.5 课题研究内容及目标
  • 第2章 实验内容、装置及方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.1.1 实验仪器与药剂
  • 2.2 实验方法
  • 2.2.1 杯罐实验
  • 2.2.2 解吸实验
  • 2.2.3 吸附实验
  • 2.3 铝及其形态测定方法
  • 第3章 净水工艺中铝的浓度变化及影响因素分析
  • 3.1 原水铝浓度调查
  • 3.2 混凝沉淀工艺对残余铝浓度的影响
  • 3.2.1 沉后水残余铝浓度调查
  • 3.2.2 pH对沉后水残余铝浓度的影响
  • 3.2.3 混凝剂和助凝剂对残余铝浓度的影响
  • 3.3 过滤工艺对残余铝浓度的影响
  • 3.3.1 砂滤出水残余铝浓度调查
  • 3.3.2 pH对砂滤出水残余铝浓度的影响
  • 3.4 深度处理工艺对残余铝浓度的影响
  • 3.4.1 炭滤出水余残余铝浓度调查
  • 3.4.2 pH对炭滤出水残余铝浓度的影响
  • 3.5 水厂回收水工艺对残余铝浓度的影响
  • 3.6 本章小结
  • 第4章 新活性炭对铝吸附的实验研究
  • 4.1 吸附基本机理
  • 4.1.1 吸附定义
  • 4.1.2 吸附类型
  • 4.1.3 吸附平衡与吸附等温线
  • 4.2 影响吸附的因素
  • 4.2.1 吸附剂的性质
  • 4.2.2 吸附质的性质
  • 4.2.3 pH值的影响
  • 4.2.4 温度的影响
  • 4.2.5 吸附时间的影响
  • 4.3 柱状新炭对铝的吸附
  • 4.3.1 pH值对新炭吸附铝的影响
  • 4.3.2 初始铝浓度对新炭吸附铝的影响
  • 4.3.3 吸附剂投加量对新炭吸附铝的影响
  • 4.3.4 温度对新炭吸附铝的影响
  • 4.3.5 吸附时间对新炭吸附铝的影响
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 活性炭中铝解吸的实验研究
  • 5.1 解吸基本机理
  • 5.1.1 解吸定义
  • 5.1.2 影响解吸的主要因素
  • 5.2 活性炭滤池炭吸附饱和试验
  • 5.3 活性炭滤池炭解吸铝
  • 5.3.1 pH值对活性炭滤池炭解吸铝的影响
  • 5.3.2 温度对活性炭滤池炭解吸铝的影响
  • 5.3.3 解吸时间的影响
  • 5.3.4 解吸剂种类的影响
  • 5.3.5 解吸剂浓度的影响
  • 5.4 延缓活性炭解吸铝速率的措施
  • 5.5 活性炭再生的最佳条件
  • 5.6 本章小结
  • 结论与展望
  • 结论
  • 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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