KDF金屬濾料去除水中苯酚的試驗研究
來源： 閱(yue)讀：6984 更新(xin)時間：2010-10-14 10:58由美國Don Heskett于1984年發明的KDF銅鋅合金濾料專利技術是一項近年來才獲得應用的新型水處理方法,與傳統化學方法比較,具有工藝簡單?維護方便?不污染環境的長處?KDF能夠循環利用,集多種功能于一身,可去除水中多種污染物質?
1. 試驗裝置與方法
目(mu)前KDF介質主(zhu)要有兩(liang)種產品(pin):KDF55和(he)(he)KDF85?KDF55是50%銅和(he)(he)50%鋅(xin)的合(he)(he)金(jin)(jin)(jin),顏色金(jin)(jin)(jin)黃(huang),呈(cheng)顆粒(li)狀,大小(xiao)為0.145~2.00mm,表觀密(mi)度(du)為2.4~2.9g/cm3,對去除(chu)氯(lv)及可溶(rong)性(xing)重金(jin)(jin)(jin)屬最有效?KDF85是85%銅和(he)(he)15%鋅(xin)的合(he)(he)金(jin)(jin)(jin),顏色為紅褐色,呈(cheng)顆粒(li)狀,大小(xiao)為0.149~2.00mm,表觀密(mi)度(du)為2.2~2.7g/cm3,對去除(chu)鐵和(he)(he)硫化氫等最有效?試(shi)驗采用KDF55金(jin)(jin)(jin)屬濾料?
試驗裝置如圖1所示?
采用直徑為 70mm?高為800mm的有機玻璃管填裝KDF55,填床高度為400mm;另采用一個直徑為100mm?高為1000mm的有機玻璃柱填裝活性炭,填床高度為400mm?
在不同濾速?不同濃度和不同pH值條件下,分別在進?出口處取水樣進行分析試驗,測定氧化還原電位?pH值以及苯酚濃度?其中酚類化合物濃度的測定采用 4-氨基安替比林光度法?
2. 結果與討論
2.1 KDF對苯酚的去除效果
采用(yong)自來水加苯(ben)酚配水,使用(yong)單獨KDF過濾(lv),試驗(yan)結果如表1所示?
從表1數據可以看到,在其他條件相同的情況下,進水濃度越低去除率越高,如KDF可將進水濃度為 0.241mg/L的苯酚去除99.2%以上?另外, 對于不同濃度的苯酚,KDF的凈去除量相差不大?假設苯酚的去除是通過被水中溶解氧等物質所氧化,則由于氧化反應的進行受到氧化劑量的限制,苯酚的去除量不可能通過其他操作條件的改變而提高,只能向水中添加氧化劑,如曝氣?
2.2 KDF與活性炭對苯酚的聯合作用
KDF與GAC聯合使(shi)用去(qu)除苯(ben)酚的相關試驗結(jie)果(guo)如表2?
活性炭對苯酚的吸附存在一個最低濃度(對含苯酚濃度<0.2mg/L的水去除效果不明顯),但KDF可有效去除水中低濃度的苯酚,對苯酚濃度<0.25mg/L的微污染原水,其去除率可達99%以上?因此,活性炭與KDF聯合使用,既可克服活性炭的不足,又可充分利用KDF的作用?從表2可見,在原水pH值為7.5左右時,GAC與KDF串聯使用,可將含苯酚濃度2~8mg/L的原水處理達到飲用水標準?
2.3 KDF反應器參數對處理效果的影響
改變(bian)pH值(zhi)和(he)濾速(su)對(dui)處理效果的影響見(jian)表3?4?
2.4 KDF去除苯酚的機理
根據對(dui)試驗數據及苯(ben)酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學性質分析,KDF對(dui)苯(ben)酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)進(jin)(jin)(jin)的(de)(de)去除(chu)機理為(wei)電化(hua)(hua)(hua)(hua)學的(de)(de)催化(hua)(hua)(hua)(hua)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying),即KDF通(tong)過催化(hua)(hua)(hua)(hua)水(shui)中溶(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)(yang)等(deng)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)對(dui)苯(ben)酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)進(jin)(jin)(jin)行(xing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua),將苯(ben)酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)轉化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)其(qi)(qi)他(ta)物質而(er)將其(qi)(qi)去除(chu)?由于(yu)苯(ben)酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)芳香環(huan)上(shang)帶(dai)有羥基,羥基是(shi)很強的(de)(de)鄰?對(dui)位(wei)的(de)(de)定位(wei)基,可(ke)(ke)以使苯(ben)環(huan)活化(hua)(hua)(hua)(hua),很容易發(fa)生(sheng)各種(zhong)化(hua)(hua)(hua)(hua)學反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)?由于(yu)苯(ben)酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)在(zai)水(shui)溶(rong)(rong)液中會(hui)受到水(shui)中溶(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)(yang)等(deng)分子的(de)(de)進(jin)(jin)(jin)攻(gong),在(zai)堿性或中性條件下會(hui)被氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)對(dui)苯(ben)醌或鄰苯(ben)醌;如果(guo)水(shui)中酚(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)的(de)(de)濃度(du)較低,溶(rong)(rong)解(jie)氧(yang)(yang)(yang)(yang)的(de)(de)濃度(du)相對(dui)較高,那么醌會(hui)進(jin)(jin)(jin)一(yi)步被氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)成(cheng)RCOOH;如果(guo)還存在(zai)更強的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)的(de)(de)話(hua),RCOOH會(hui)進(jin)(jin)(jin)一(yi)步反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)分解(jie)為(wei)CO2和H2O(通(tong)常情況(kuang)下實現這一(yi)步的(de)(de)可(ke)(ke)能性很小)?
當(dang)進水(shui)pH值(zhi)較低,水(shui)溶(rong)液呈(cheng)酸性時,由于(yu)水(shui)解平衡,不利于(yu)苯酚(fen)氧化的進一步進行:
原水pH值越高,對去除苯酚的氧化反應越有利,但也不能過高,因為此時水中溶解氧的還原反應會受到一定的影響:O2+2H2O+4e-→4OH-,由于水解平衡的關系,若pH值太高的話,OH-會阻礙上式反應的進行?所以,pH值在中性偏堿的條件下,反應性能最好?
3. 結論
KDF可(ke)以有效(xiao)去(qu)(qu)除(chu)水(shui)(shui)中低濃(nong)(nong)度(du)(du)的(de)(de)苯(ben)酚(fen)(fen),對苯(ben)酚(fen)(fen)濃(nong)(nong)度(du)(du)<0.25mg/L的(de)(de)微污染原(yuan)水(shui)(shui),其(qi)去(qu)(qu)除(chu)率可(ke)達 99%以上(shang)?由(you)于(yu)活性(xing)炭(tan)(tan)對苯(ben)酚(fen)(fen)的(de)(de)吸附存在一個最低濃(nong)(nong)度(du)(du)(根據試驗,活性(xing)炭(tan)(tan)對于(yu)含苯(ben)酚(fen)(fen)濃(nong)(nong)度(du)(du)<0.2mg/L水(shui)(shui)的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)效(xiao)果不(bu)明顯)?因此,KDF與(yu)活性(xing)炭(tan)(tan)聯合使用(yong)(yong),既(ji)可(ke)以克服活性(xing)炭(tan)(tan)方法的(de)(de)不(bu)足,又(you)可(ke)以充分利用(yong)(yong)KDF的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)作(zuo)用(yong)(yong),使含苯(ben)酚(fen)(fen)濃(nong)(nong)度(du)(du)為8mg/L以下的(de)(de)原(yuan)水(shui)(shui)經(jing)處理達到飲(yin)用(yong)(yong)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)標準(zhun)?
