三種吸附劑去除水體土霉異味的比較研究
導讀:：能(neng)有效地吸附水體中(zhong)(zhong)的(de)異味物質[6]。土霉味是(shi)飲用水中(zhong)(zhong)經(jing)常被(bei)市民投訴的(de)問題(ti)之一。粉(fen)煤灰和(he)膨(peng)潤土等(deng)材料由于(yu)來源充足。粉(fen)煤灰來自湖北省武(wu)漢市青山熱電廠(chang)。高錳酸鉀復合藥劑去除效率最差(cha)。包(bao)括粉(fen)末活性炭(tan)(PAC)和(he)顆粒(li)活性炭(tan)(GAC)。
關鍵詞：吸附(fu)，土(tu)霉味(wei)，膨潤土(tu)，粉(fen)煤灰，高錳酸(suan)鉀復合藥劑，粉(fen)末活(huo)性炭
水體異(yi)味(wei)問題是常(chang)(chang)(chang)見的(de)(de)水環境(jing)問題之(zhi)一。土(tu)霉(mei)(mei)味(wei)是飲用水中(zhong)經常(chang)(chang)(chang)被(bei)市民投(tou)訴(su)的(de)(de)問題之(zhi)一。在引起水體土(tu)霉(mei)(mei)味(wei)問題的(de)(de)化學物質中(zhong)，以土(tu)腥素(trans-1,10-dimethyl-trans-9-decalol，geosmin)和(he)2-甲基(ji)異(yi)莰醇(2-methylisoborneol，MIB) 最(zui)為(wei)常(chang)(chang)(chang)見且最(zui)難以去除。人的(de)(de)嗅覺對(dui)其(qi)極為(wei)敏感，只要水中(zhong)含有痕量的(de)(de)geosmin和(he)MIB便能感覺，其(qi)被(bei)人感知的(de)(de)閾(yu)值(zhi)分別大約為(wei)4 ng·L-1和(he)10 ng·L-1。
常規水(shui)處理(li)工(gong)藝，例如混凝、沉淀和過濾等(deng)，都不能(neng)有效地除(chu)(chu)去飲用水(shui)中的(de)土(tu)霉味[1]，曝氣(qi)也只(zhi)能(neng)去除(chu)(chu)部分異味。近些年來，已開展了一些飲用水(shui)及湖泊的(de)異味控制(zhi)和去除(chu)(chu)方(fang)法(fa)
資助(zhu)(zhu)基金(jin)：國家(jia)重點基礎(chu)研究發展計劃(hua)資助(zhu)(zhu)項(xiang)目(mu)(2008CB418101, 2008CB418006);國家(jia)自然(ran)科學基金(jin)資助(zhu)(zhu)項(xiang)目(mu)(20807055, U0833604)
;中國科學(xue)院知識(shi)創新工程青(qing)年人才領(ling)域前沿項目。
研究，主要有(you)活(huo)性炭吸(xi)(xi)附(fu)(fu)、化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)[2-3]、光(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)[4]和生(sheng)(sheng)物(wu)降(jiang)解[5]等。使用(yong)(yong)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)法對飲(yin)(yin)用(yong)(yong)水(shui)中(zhong)異(yi)味(wei)去(qu)除有(you)很多(duo)報道土霉(mei)味(wei)，但使用(yong)(yong)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)飲(yin)(yin)用(yong)(yong)水(shui)異(yi)味(wei)不(bu)(bu)僅增加了處(chu)(chu)(chu)理(li)費(fei)用(yong)(yong)，而且不(bu)(bu)同(tong)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑去(qu)除效(xiao)(xiao)果也有(you)差異(yi),同(tong)時(shi)原水(shui)中(zhong)的其(qi)他(ta)有(you)機物(wu)或(huo)者藻類會與氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)劑反(fan)應,容易產生(sheng)(sheng)消毒副產物(wu)。光(guang)催(cui)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)和微生(sheng)(sheng)物(wu)降(jiang)解MIB和geosmin在實(shi)驗室獲得(de)了成(cheng)功，但目前(qian)難以(yi)在水(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)工(gong)業大規模(mo)應用(yong)(yong)。活(huo)性炭，包(bao)括粉末活(huo)性炭(PAC)和顆(ke)粒(li)活(huo)性炭(GAC)，能有(you)效(xiao)(xiao)地(di)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)水(shui)體(ti)中(zhong)的異(yi)味(wei)物(wu)質[6]，但是使用(yong)(yong)活(huo)性炭處(chu)(chu)(chu)理(li)飲(yin)(yin)用(yong)(yong)水(shui)異(yi)味(wei)成(cheng)本很高。
因此(ci)，很(hen)有必要研(yan)制新(xin)的適用(yong)(yong)于水處理工業的土(tu)霉(mei)(mei)味(wei)去除的低成本(ben)吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)。粉(fen)煤(mei)灰和膨潤土(tu)等材料由(you)于來(lai)源充足，具有使用(yong)(yong)方(fang)便、成本(ben)低等特點，近年來(lai)在(zai)環境方(fang)面(mian)有很(hen)多(duo)應(ying)用(yong)(yong)，例如，吸(xi)(xi)附(fu)金屬(shu)離子(zi)、酚類化(hua)(hua)合(he)物、殺蟲(chong)劑(ji)(ji)和有機染料等，但作(zuo)為吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)在(zai)去除水體土(tu)霉(mei)(mei)異味(wei)方(fang)面(mian)報道甚少(shao)。本(ben)研(yan)究用(yong)(yong)粉(fen)煤(mei)灰和膨潤土(tu)活化(hua)(hua)后作(zuo)為吸(xi)(xi)附(fu)劑(ji)(ji)吸(xi)(xi)附(fu)土(tu)霉(mei)(mei)異味(wei)MIB和geosmin，并與高錳(meng)酸(suan)鉀復合(he)藥劑(ji)(ji)和粉(fen)末(mo)活性炭吸(xi)(xi)附(fu)土(tu)霉(mei)(mei)異味(wei)的效果進行(xing)比較。
2.材料與(yu)方法
2.1實驗材料(liao)
實驗(yan)中(zhong)的MIB和geosmin來(lai)自放線(xian)菌(jun)培養液。該放線(xian)菌(jun)分(fen)離于武漢(han)市蓮花湖，能夠同時產MIB和geosmin[7]。MIB和geosmin含量(liang)分(fen)別為106±4 μg·L-1和180±2 μg·L-1。放線(xian)菌(jun)培養方法見文獻[7]。將放線(xian)菌(jun)培養液用0.22 μm膜(Millipore)過濾，4 ℃保(bao)存。
粉煤灰來自(zi)湖北(bei)省武漢市青山熱(re)電廠。粗膨(peng)潤(run)(run)土來自(zi)湖北(bei)省鄂州(zhou)市梁子湖區(qu)沼(zhao)山膨(peng)潤(run)(run)土有限責任(ren)公司。粉末活性(xing)炭(PAC)購自(zi)湖北(bei)盛世(shi)環保科(ke)(ke)技公司，為(wei)木(mu)質活性(xing)炭。高錳酸鉀復合(he)藥劑由(you)鄭州(zhou)綠(lv)水源(yuan)科(ke)(ke)技有限公司生產。
2.2實驗(yan)儀器
XRD分析儀(RigakuD/MAX-IIIA，日本理學(xue));比表(biao)面孔徑分析儀(COULTER SA3100，Beckman Coulter，美國);氣相色(se)譜儀(GC17AATFW-V3，Shimadzu，日本)，色(se)譜柱(zhu)為DB-5,5%苯甲基聚硅(gui)氧(yang)烷彈性石英(ying)毛細管柱(zhu)(30m×0.25mm×ID 0.25μm film);pHS-3型離子酸度計，上海(hai)雷磁。
2.3 實驗(yan)方法
2.3.1 膨潤土粉煤(mei)灰混合吸(xi)附劑的制備
將膨(peng)(peng)潤(run)土粉(fen)碎土霉味，膨(peng)(peng)潤(run)土和粉(fen)煤灰過200目篩;將膨(peng)(peng)潤(run)土加入20%(質量(liang)比)硫(liu)酸中(zhong)攪拌30 min，再(zai)加入一定(ding)量(liang)的(de)粉(fen)煤灰，繼續攪拌30min，得到混合物(wu)。將混合物(wu)進行(xing)過濾，超純水洗(xi)滌至中(zhong)性，干燥獲得混合吸附劑。
2.3.2 吸附劑(ji)去除土霉味實驗
準確稱(cheng)量(liang)(liang)一(yi)定量(liang)(liang)的(de)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)加入(ru)到250 mL錐形瓶(ping)中，加入(ru)100 mL含有放線(xian)菌(jun)培(pei)養(yang)液的(de)超純(chun)水，MIB和geosmin濃(nong)度為50-250 ng·L-1,加入(ru)適量(liang)(liang)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)，用(yong)PTFE膜封口，25℃(±1℃)攪拌60 min后離心，取上(shang)清液進行分析,計(ji)算吸(xi)附(fu)(fu)效(xiao)率。
2.3.3 MIB和geosmin分析
水體MIB和(he)geosmin的(de)提取(qu)與測定采用(yong)頂空(kong)固(gu)相微(wei)萃(cui)取(qu)-氣相色譜法(HSPME-GC-FID)[8]。首先在125 mL萃(cui)取(qu)瓶(Supelco, Sigma-Aldrich公司(si)(si)，美國)中加入一個微(wei)型磁轉子，然后加入適量(liang)的(de)離心上清液，加入約30%(質量(liang)比)的(de)NaCl，立(li)即用(yong)帶有聚四氟乙烯(PTFE)涂層的(de)硅橡膠墊(dian)的(de)瓶蓋(Supelco, Sigma-Aldrich公司(si)(si)，美國)密封。將萃(cui)取(qu)瓶放入60℃的(de)恒(heng)溫水浴裝置中，頂空(kong)固(gu)相微(wei)萃(cui)取(qu)30 min。
GC-FID的(de)(de)分析條(tiao)件為(wei)(wei)(wei)：載氣為(wei)(wei)(wei)高純N2，恒壓135 k Pa;進樣口的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)250 ℃;無分流進樣2 min;程序(xu)升溫(wen)條(tiao)件為(wei)(wei)(wei)：初溫(wen)60 ℃，保持2 min，以5 ℃/min 的(de)(de)速(su)度(du)(du)升至200 ℃，保持2 min，再以20℃/min的(de)(de)速(su)度(du)(du)升至250 ℃，保持2 min。FID檢(jian)測器(qi)的(de)(de)溫(wen)度(du)(du)為(wei)(wei)(wei)270 ℃。
3.結(jie)果(guo)與討(tao)論
3.1合成吸附劑的吸附效果(guo)
保持吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)總量(liang)(liang)(liang)(liang)為20 mg·L-1土霉味(wei)，硫(liu)酸濃度(du)為20% (m/m)，改變(bian)粉(fen)煤灰(hui)和膨(peng)潤(run)土的(de)(de)(de)比(bi)例(li)(li)，制備一系(xi)列吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)，結(jie)(jie)果表(biao)明(ming)膨(peng)潤(run)土與(yu)粉(fen)煤灰(hui)單獨活化吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)效果并不理想，但在某(mou)一比(bi)例(li)(li)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)效果較好(hao)。然后選取(qu)最(zui)(zui)佳(jia)比(bi)例(li)(li)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)，稱取(qu)不同量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)在pH 8.0溶(rong)液中吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)放線菌產(chan)生的(de)(de)(de)異味(wei)，測定(ding)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)后的(de)(de)(de)MIB和geosmin的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)(liang)，計(ji)算吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)效率，結(jie)(jie)果見表(biao)1。從表(biao)1可以看(kan)出，在吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)為15mg·L-1時(shi)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)量(liang)(liang)(liang)(liang)最(zui)(zui)大，MIB與(yu)geosmin的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)效率分別(bie)為59.9%、63.7%。當吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)繼續增加時(shi)，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)效率下降(jiang)，分析(xi)可能的(de)(de)(de)原因是吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)(liang)(liang)增大時(shi)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)(ji)發生聚集，比(bi)表(biao)面(mian)積下降(jiang)，吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)效率降(jiang)低。
表1合成(cheng)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)最佳吸(xi)附(fu)(fu)量的吸(xi)附(fu)(fu)效果
Table 1 Effect of the adsorbent dose on the adsorption efficiency ofMIB and geosmin
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5 mg·L-1 |
10 mg·L-1 |
15 mg·L-1 |
20 mg·L-1 |
25 mg·L-1 |
40 mg·L-1 |
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MIB |
11.3 |
15.6% |
59.9% |
53.8% |
52.6% |
53.6% |
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geosmin |
12.4% |
19.4% |
63.7% |
56.8% |
55.4% |
54.0% |
3.2 吸附機理
粉煤(mei)(mei)灰酸(suan)(suan)化后(hou)(hou)(hou)比(bi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，酸(suan)(suan)化前由26.6 m2·g-1增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到酸(suan)(suan)化后(hou)(hou)(hou)66.4 m2·g-1。酸(suan)(suan)化后(hou)(hou)(hou)粉煤(mei)(mei)灰表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)變(bian)得(de)粗糙，增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)許(xu)多凹槽并產生了空洞，增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)了粉煤(mei)(mei)灰顆粒的(de)(de)(de)比(bi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)[9]。酸(suan)(suan)化之后(hou)(hou)(hou)的(de)(de)(de)膨(peng)(peng)(peng)潤(run)(run)(run)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)比(bi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)也有增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，由酸(suan)(suan)化前的(de)(de)(de)18.6 m2·g-1增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到73.9 m2·g-1，Sale和(he)(he)Karimi[10]也有類(lei)似(si)報(bao)道。酸(suan)(suan)活化改(gai)性后(hou)(hou)(hou)可(ke)除去分布(bu)于(yu)蒙脫石通道中的(de)(de)(de)金屬氧化物或無(wu)機鹽(yan)等(deng)雜質，使孔道得(de)到疏通，有利于(yu)吸(xi)附(fu)質分子(zi)的(de)(de)(de)擴散。另一方面(mian)(mian)(mian)(mian)，用酸(suan)(suan)處(chu)理膨(peng)(peng)(peng)潤(run)(run)(run)土(tu)(tu)時(shi)土(tu)(tu)霉味，氫原子(zi)半(ban)徑(jing)較(jiao)小(xiao),故體(ti)(ti)積(ji)(ji)(ji)較(jiao)小(xiao)的(de)(de)(de)氫離子(zi)可(ke)置換膨(peng)(peng)(peng)潤(run)(run)(run)土(tu)(tu)層(ceng)間的(de)(de)(de)Na+、Mg2+、Ca2+、K+等(deng)離子(zi),從而(er)(er)削弱(ruo)了原來層(ceng)間的(de)(de)(de)結合力，使層(ceng)間晶格裂(lie)開、層(ceng)間距擴大，因而(er)(er)改(gai)性后(hou)(hou)(hou)膨(peng)(peng)(peng)潤(run)(run)(run)土(tu)(tu)的(de)(de)(de)比(bi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)和(he)(he)吸(xi)附(fu)性能顯著(zhu)提(ti)高[9]。膨(peng)(peng)(peng)潤(run)(run)(run)土(tu)(tu)和(he)(he)粉煤(mei)(mei)灰兩(liang)者按照一定(ding)比(bi)例(li)混(hun)合后(hou)(hou)(hou)比(bi)表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)(ji)(ji)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到63.5 m2·g-1,但其(qi)微(wei)(wei)孔體(ti)(ti)積(ji)(ji)(ji)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，酸(suan)(suan)化后(hou)(hou)(hou)膨(peng)(peng)(peng)潤(run)(run)(run)土(tu)(tu)和(he)(he)粉煤(mei)(mei)灰的(de)(de)(de)微(wei)(wei)孔體(ti)(ti)積(ji)(ji)(ji)分別是0.004 cm3·g-1和(he)(he)0.002 cm3·g-1，混(hun)合后(hou)(hou)(hou)吸(xi)附(fu)劑微(wei)(wei)孔體(ti)(ti)積(ji)(ji)(ji)為0.007 cm3·g-1。吸(xi)附(fu)劑的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)效(xiao)率提(ti)高與(yu)吸(xi)附(fu)劑的(de)(de)(de)微(wei)(wei)孔體(ti)(ti)積(ji)(ji)(ji)和(he)(he)中孔體(ti)(ti)積(ji)(ji)(ji)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)有關[12]。
XRD圖譜(pu)表明活(huo)化(hua)前(qian)膨潤(run)(run)(run)土d001為1.533 nm,活(huo)化(hua)后(hou)(hou)膨潤(run)(run)(run)土的(de)(de)(de)d001為1.555 nm。由底面間(jian)距(ju)(d001)減去膨潤(run)(run)(run)土硅(gui)酸鹽結構(gou)的(de)(de)(de)厚度(0.96nm)即(ji)為膨潤(run)(run)(run)土的(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)間(jian)距(ju)，由此(ci)計算出活(huo)化(hua)前(qian)和活(huo)化(hua)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)膨潤(run)(run)(run)土的(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)間(jian)距(ju)分別為0.573 nm和0.596 nm。活(huo)化(hua)后(hou)(hou)的(de)(de)(de)膨潤(run)(run)(run)土的(de)(de)(de)層(ceng)(ceng)間(jian)距(ju)與MIB和geosmin的(de)(de)(de)分子(zi)尺(chi)(chi)寸相近(0.59nm)[13],而活(huo)化(hua)前(qian)層(ceng)(ceng)間(jian)距(ju)小(xiao)于MIB和geosmin的(de)(de)(de)分子(zi)尺(chi)(chi)寸，因(yin)此(ci)活(huo)化(hua)后(hou)(hou)MIB和geosmin能夠(gou)進(jin)入(ru)蒙脫(tuo)石(shi)的(de)(de)(de)晶層(ceng)(ceng)間(jian)，提高吸附效(xiao)率(lv)提高。
3.3高(gao)錳酸鹽(yan)復(fu)合藥(yao)劑去除(chu)異味實驗(yan)
本實驗在溶液(ye)中(zhong)加入不(bu)同量的(de)(de)(de)高錳(meng)(meng)酸(suan)鹽(yan)(yan)復合(he)藥(yao)劑(ji)去(qu)(qu)除(chu)(chu)土霉(mei)異味，實驗結(jie)(jie)果見圖2。圖2表(biao)明，PPC對MIB和(he)geosmin有一(yi)(yi)定去(qu)(qu)除(chu)(chu)作用(yong)，在濃度為(wei)20 mg·L-1時(shi)，其(qi)去(qu)(qu)除(chu)(chu)MIB和(he)geosmin的(de)(de)(de)效率(lv)分別為(wei)32.9%和(he)45.5%。高錳(meng)(meng)酸(suan)鹽(yan)(yan)復合(he)藥(yao)劑(ji)(PPC)去(qu)(qu)除(chu)(chu)水(shui)體嗅(xiu)(xiu)味已有一(yi)(yi)些文獻(xian)報道[14,15]。高和(he)氣[16]報道該藥(yao)劑(ji)是(shi)一(yi)(yi)種高錳(meng)(meng)酸(suan)鉀和(he)經鍛燒、炭化(hua)、球磨的(de)(de)(de)多孔炭類(lei)物質(zhi)的(de)(de)(de)復合(he)藥(yao)劑(ji),其(qi)中(zhong)高錳(meng)(meng)酸(suan)鉀能將致嗅(xiu)(xiu)有機物氧(yang)(yang)化(hua)為(wei)惰性物質(zhi),多孔炭類(lei)物質(zhi)具(ju)有的(de)(de)(de)微孔結(jie)(jie)構能吸附(fu)有機物及氧(yang)(yang)化(hua)的(de)(de)(de)中(zhong)間產物。而梁存珍[17]認(ren)為(wei)，高錳(meng)(meng)酸(suan)鉀的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)能力(li)不(bu)足(zu)以把MIB和(he)geosmin氧(yang)(yang)化(hua)去(qu)(qu)除(chu)(chu)(低于10%)。李學艷等[18]報道，當(dang)MIB濃度為(wei)25 μg·L-1時(shi),接觸3 h后單純(chun)使(shi)用(yong)KMnO4發現(xian)氧(yang)(yang)化(hua)效率(lv)很低,當(dang)KMnO4投(tou)量高達50 mg·L-1時(shi),MIB氧(yang)(yang)化(hua)去(qu)(qu)除(chu)(chu)率(lv)為(wei)10%期(qi)刊網。因此，我們認(ren)為(wei)高錳(meng)(meng)酸(suan)鹽(yan)(yan)復合(he)藥(yao)劑(ji)去(qu)(qu)除(chu)(chu)土霉(mei)異味的(de)(de)(de)主要原因還(huan)是(shi)多孔炭類(lei)物質(zhi)的(de)(de)(de)吸附(fu)作用(yong)。
圖2. 高錳酸(suan)鹽復合藥劑(PPC)吸(xi)附效果
Fig.2 Effect of PPC on the adsorption efficiency of MIBand geosmin
3.4粉末活性炭吸附實驗
試(shi)驗了(le)粉末(mo)活性炭對MIB和geosmin的(de)吸(xi)附(fu)(fu)，結(jie)果(guo)見圖3。結(jie)果(guo)表(biao)明，PAC的(de)吸(xi)附(fu)(fu)效(xiao)(xiao)果(guo)比(bi)(bi)較好(hao)。在PAC質量濃(nong)度為15 mg·L-1時MIB和geosmin的(de)去除率(lv)分別為79.0%和85.0%。這可能與(yu)PAC的(de)比(bi)(bi)表(biao)面(mian)積很大有直接關系。該活性炭的(de)比(bi)(bi)表(biao)面(mian)積達到了(le)839.23m2·g-1，巨大的(de)比(bi)(bi)表(biao)面(mian)積使活性炭的(de)吸(xi)附(fu)(fu)效(xiao)(xiao)果(guo)明顯強于(yu)其它吸(xi)附(fu)(fu)劑。MIB和geosmin在PAC吸(xi)附(fu)(fu)效(xiao)(xiao)率(lv)不(bu)
圖3. 粉末活(huo)性炭(PAC)的(de)吸附(fu)效果
Fig.3. Effect of PAC on the adsorption efficiency of MIB and geosmin
同(tong)在于它們的(de)結(jie)構不同(tong), geosmin由于其(qi)溶解(jie)度和(he)分子(zi)量(liang)較低，并且其(qi)分子(zi)是平(ping)面結(jie)構，導致它容(rong)易進入(ru)活性炭的(de)裂隙狀分子(zi)空隙[19]。文獻(xian)[19, 20]指出，geosmin和(he)MIB的(de)吸附主要發生(sheng)在活性炭的(de)微孔中(zhong)。一般來講(jiang)，比表面積越(yue)(yue)大，吸附容(rong)量(liang)越(yue)(yue)大;微孔結(jie)構越(yue)(yue)多土霉味，吸附性能越(yue)(yue)好。
3.5 成本(ben)估(gu)算(suan)
膨潤(run)土(tu)來自天(tian)然礦產，價(jia)格(ge)180元(yuan)(yuan)/噸(dun);粉(fen)煤(mei)(mei)灰來自熱電(dian)廠煤(mei)(mei)燃(ran)燒副產物(wu)，價(jia)格(ge)45元(yuan)(yuan)/噸(dun)，吸附異味(wei)效果較好的(de)(de)(de)粉(fen)末(mo)活性炭(tan)(無煙煤(mei)(mei)材質)5500元(yuan)(yuan)/噸(dun)。按照膨潤(run)土(tu)和(he)粉(fen)煤(mei)(mei)灰的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben)，加(jia)上(shang)其他的(de)(de)(de)藥品價(jia)格(ge)(硫酸，膨潤(run)土(tu)粉(fen)碎成(cheng)(cheng)本(ben)等(deng))、人工成(cheng)(cheng)本(ben)和(he)設備折舊(jiu)等(deng),混合(he)(he)吸附劑(ji)成(cheng)(cheng)本(ben)約(yue)為(wei)400元(yuan)(yuan)/噸(dun)。如果去除含MIB濃度為(wei)100 ng·L-1的(de)(de)(de)10000 m3水(shui)體/d，使用(yong)混合(he)(he)吸附劑(ji)成(cheng)(cheng)本(ben)每天(tian)為(wei)100元(yuan)(yuan)左右。按照Liang[21]報道的(de)(de)(de)使用(yong)20 mg·L-1的(de)(de)(de)PAC去除含MIB濃度為(wei)100 ng·L-1的(de)(de)(de)10000 m3水(shui)體/d的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben)約(yue)為(wei)1470元(yuan)(yuan)人民幣/d。因此，去除相(xiang)同量(liang)的(de)(de)(de)土(tu)霉味(wei)使用(yong)混合(he)(he)吸附劑(ji)的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)本(ben)約(yue)為(wei)粉(fen)末(mo)活性炭(tan)的(de)(de)(de)1/15。
4.結論
1.在粉煤灰(hui)(hui)和膨(peng)潤土(tu)組(zu)成的不同比例(li)混合吸(xi)附(fu)劑(ji)，膨(peng)潤土(tu)和粉煤灰(hui)(hui)單獨(du)采(cai)用硫酸活(huo)(huo)化吸(xi)附(fu)異(yi)味物質的性(xing)能(neng)并不好(hao)，但活(huo)(huo)化后混合吸(xi)附(fu)性(xing)能(neng)明顯(xian)增加。
2.在三種(zhong)吸附劑(ji)(ji)去(qu)除(chu)土霉異味中，粉末活性(xing)炭的去(qu)除(chu)效率(lv)最(zui)高(gao)，合成吸附劑(ji)(ji)次(ci)之，高(gao)錳(meng)酸鉀復合藥劑(ji)(ji)去(qu)除(chu)效率(lv)最(zui)差(cha)。
3. 相比于粉末活性炭，本文制(zhi)備的吸(xi)附劑去除土霉異味物質的成本要低得多(duo)，因此使用該吸(xi)附劑將極大節約水(shui)處理成本，具有廣闊的市場(chang)前(qian)景(jing)。
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