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活性炭对天然水体中低浓度有机污染物的吸附特性以及目标有机物与NOM的竞争吸附研究

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1 绪论

2 材料与方法

3 活性炭对天然水体中甲基对硫磷和三氯乙烯的吸附性能研究

4 活性炭物化性质与其对天然水体中有机物吸附性能的相关性研究

5 天然水体中甲基对硫磷与NOM在活性炭上的竞争吸附

6 活性炭吸附应急技术实例研究

7 结论与展望

致 谢

参考文献

附 录

声明

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摘要

本论文从活性炭对低浓度有机污染物的吸附着手，选择五种具有性质差异的活性炭作为吸附剂，五种有机物作为目标污染物，分别研究了在天然水体条件下五种活性炭对目标有机污染物的吸附平衡和吸附动力学特性；通过高效液相体积排阻色谱法(HPSEC)分析了NOM在活性炭上的吸附性质，考察了活性炭的物理、化学性质与其对天然水体中有机污染物吸附性能问的适配关系：同时研究了目标有机污染物与NOM问的竞争吸附，从NOM物理分级和化学分级的角度探究了NOM与目标有机污染物的竞争吸附机理。最后，从活性炭吸附应急技术实例研究的角度出发，通过静态试验建立了有机物初始浓度、活性炭投加量和吸附时间等与污染物吸附去除率的关系：在水厂实际允许的活性炭吸附接触时间与投加量条件下，研究了活性炭对各污染物不同初始浓度水平下的去除效率。研究结果表明：
　　 (1)天然水体条件下5种PAC对MP和TCE的吸附符合Langmuir模型和Freundlich模型，相对而言更符合Langmuir模型，吸附过程均为优先吸附。MP比TCE更易于被PAC吸附。伪二级动力学模型和HSDM模型都可以很好地对天然水体中MP和TCE在PAC上的吸附动力学进行拟台，且HSDM模型能够通过对某一个投炭量时的吸附动力学拟合，有效地预测不同投炭量时的吸附动力学。
　　 (2) PAC的物理性质是影响其吸附有机污染物的主要因素。其中，PAC的微孔比表面积是影响其吸附soc类小分子、弱极性有机污染物的主要因素，埘吸附起决定性作用。PAC对分子量小于500的小分子NOM的吸附主要受PAC的微孔比表面积的影响，而对分子量在500～3000的大分子NOM的吸附受中孔比表面积和中孔孔径分靠的共同影响，孔径大于3 nm的中孔的比表面积决定了PAC对此分子量范围的大分子NOM的吸附能力。
　　 (3) PAC在纯水中吸附MP和在天然水体中同时吸附MP和NOM时，由于NOM没有发生孔隙阻塞，得到的Ds相差不大。在天然水体中发生同时吸附时，MP在两种PAC上的Ds都不随PAC投加量的改变而改变，且PAC投加量的改变只会引起去除率的改变。在天然水体中发生负载吸附时，负载吸附所得Ds比相同投炭量下同时吸附时所得Ds要小，且负载吸附时所得Ds随着投炭量的减小而减小。
　　 两种天然水体相比，相同的NOM表面浓度下，JC炭在磨盘山水库水中得到的Ds显著小于在密云水库水中得到的Ds。
　　 (4)活性炭对阿特拉津和氯乙烯类有机物的去除效果并不明显，当水体中阿特拉津和氯乙烯类有机物浓度超标时，小应只采取活性炭吸附工艺以达到去除有机物的目的，而应考虑活性炭吸附与其他工艺相结合，例如高级氧化、强化过滤等。活性炭对对硫磷类有机物有一定的去除效果。在水厂实际允许的活性炭投加量条件下，含有一定浓度对硫磷类有机物的水体仅通过活性炭吸附工艺就可以使出水浓度达标。

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