復合型凈水材料的吸附特性研究

付國忠　付東輝

摘 要：采用化學方法手段分析污水、復合型凈水材料吸附后出水及活性炭吸附后出水的COD和BOD檢測數據，對比復合型凈水材料及活性炭對污水中污染物的吸附效果，以此間接反應兩種材料的凈化能力，討論復合型凈水材料的吸附機理。

關鍵詞：活性炭；復合型凈水材料；吸附

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09. 044

隨著社會的不斷進步，尤其是化工企業的高速發展，地球上有限的水資源不斷遭到破壞，高效的凈水材料需求量日益增加。研制一類性價比高的凈水材料不斷得到業內人士認可。活性炭是一種黑色含碳量高，孔隙發達的吸附材料，可以在毒氣凈化、食品保險、藥品脫色、污水處理等多個領域。我國具有多種優質的礦物資源，其中不乏有吸附功能的礦材，A礦石就是一種既有很好的吸附功能，又能釋放對人體有益礦物質元素的一種材料，將椰殼活性炭與A礦石復合成特種凈水材料無疑是一個很具價值的課題，關于此類研究的文獻還未見報道，本文就是圍繞此研究而開展的。A礦石具有靜電和孔吸附雙重的吸附特性，可以很好的去除水中的有害物質和重金屬。此外，特種礦粉不僅可以吸附大分子的物質，而且可以釋放多種對人體有益的鈣、鐵和鈉等礦物質元素以及硒等微量元素，能夠使水保持弱堿性的小分子集團，從而改善水質。

1 實驗部分

1.1 實驗水樣 與儀器

原水取自平泉污水處理廠， COD=1380mg/L，BOD=268mg/L。動態實驗裝置（吸附柱內徑3cm；高25cm；有效容積80cm?）。分析采用南京林業大學檢測中心的檢測儀器。

1.2 研究所需原材料

（1）椰殼凈水活性炭：承德新華炭業生產的椰殼微孔活性炭，粒徑：10-20目，堆積比重：410-500g/L，碘吸附值：800-1150mg/g ；A礦石：來自承德高塔礦物有限公司，粒徑8-16目，比重870-900 g/L。

（2）復合型凈水材料的制備工藝：A礦石與椰殼活性炭按照1：2比例混合，加入5-7%的鈦酸溶液中浸漬24小時，水洗后干燥、粉碎，加入焦油粘結劑擠壓、造粒，再送入高溫爐中，通入二氧化碳活化，得到產品。

研究方案：將A礦石和椰殼活性炭混合，通過負載鈦元素和活化將材料形成特殊的復合材料，可以凈化多種污水，能夠凈化污染水體中污染物和分解污染物的優良特性。

1.3 研究方法

先將復合型凈水材料樣品放入干燥箱中于120℃烘干4.5h，然后稱取不同重量的復合型凈水材料樣品放到動態吸附裝置中，將污水通過靜態裝置的進水口加入，從流出口接收水樣進行測試分析。

2 試驗結果討論與分析

2.1 試驗結果

復合凈水材料與活性炭動態吸附后出水水質實驗結果比較數據如下：復合凈水材料的COD去除率達到92.9%、BOD去除率達到89.2%；活性炭的COD去除率達到76.4%、BOD去除率達到76.9%，課件試驗所用的復合型凈水材料對COD和BOD的去除率效果均優于活性炭。

2.2 討論與分析

因為凈水材料對水中污染物的去除受到孔徑大小和表面催化劑特性的影響，所以為了比較兩種凈水材料的凈化效果，本研究利用化學方法分析了活性炭處理后水樣和復合凈水材料處理后水樣，通過對凈化后水中的COD和BOD數據比較，分析判斷復合凈水材料的特性。

復合凈水材料對水中污染物表現出較好的去除率，這表明它是一種廣譜型的凈水材料，其復合成分決定了材料具有較大的孔徑范圍。結果還可以表明，負載了鈦金屬可以增強材料的去污能力，主要是因為鈦金屬起到了催化降解大分子污染物的作用，因而對污染物尤其是水中的大分子物質去除率很高，COD可降低92%以上，遠遠優于同品質的活性炭。本課題對復合型凈水材料的性能與機理還需進一步研究。

3 結論

通過對復合凈化材料和活性炭凈化后水質的化學方法分析，發現復合凈化材料對污染物去除率很高，COD可以降低92%以上，BOD可以減低90%，遠遠優于活性炭，說明了兩者不同凈化特性。同時說明，復合凈化材料的凈化機理很有可能不僅包括吸附作用，還包括催化分解作用，還需進一步研究。

參考文獻：

[1]郭玉鵬，楊少鳳，趙敬哲等.由稻殼制備高比表面積活性炭[J].高等學校化學學報，2000，21（03）：335-338.

[2]錢俊青.稻殼制備吸附劑及其性能研究[J].中國糧油學報，2000，15（06）：43-47.

[3]葛戰勤，朱紅旭，鈕銀蜂.用木糖醇渣研制顆粒活性炭[J].河北輕化工學院學報，1994，15（02）：47-50.

[4]張寧，陳昭平，羅來濤等.油茶殼制活性炭的研究（用水蒸氣活化法）[J].南昌大學學報，1995，19（02）：201-204.

[5]周建斌.木材熱解與活性炭生產[M].北京：中國物資出版社，2003.

[6]古可隆.對我國活性炭工業發展的幾點思考[J].林產化學與工業，1999，19（01）：75-79.

[7]周兵，周強，余泗蓮等.用磷酸法生產木屑活性炭[J].林產化工通訊，1994，28（01）：36-38.

[8]李湘洲.棉桿制活性炭的研究[J].林產化學與工業，2004，31（04）：35-37.

[9]左宋林，倪傳根，姜正燈.磷酸活化法制備棉桿活性炭的研究[J].林業科技開發，2005，19（04）：46-47.

[10]中國林業科學研究院林產化工工業研究所編.國外活性炭[M].北京：中國林業出版社，1981.

[11]左秀風，朱永義.氯化鋅活化稻殼制備活性炭的研究[J].糧食與飼料工業，2005，12（12）：5-7.

[12]BADIE S G.Porosity development in activated carbons obtained from date pits under chemical activation with phosphoric acid[J]. Microporous and Mesoporous Materials，2002，52（4）：105-117.

作者簡介：付國忠（1969-），男，河北承德人，學士，工程師，主要從事林產化學加工及活性炭生產與研發工作。