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活性炭碘化处理技术与试用研究

发布时间:2020-03-04 10:23:32 人气:47765 来源:

活性炭碘化处理技术与试用研究
摘 要:针对活性炭水处理工艺存在的水质二次污染的问题,提出碘化处理活性炭的方法,采用不同浓度的复合碘溶液处理活性炭,并进行了碘化后的载碘活性炭与普通活性炭的比较实验.经过碘化处理的活性炭用在给水净化工艺中,可明显降低因活性炭表面微生物繁殖所造成的吸附效率下降和水质二次污染的弊病,与非碘化活性炭相比可显著提高活性炭的使用周期.
关键词:活性炭;碘化处理;水质二次污染

  活性炭过滤在饮用水的深度处理中是最为显效和常用的技术之一.在美国、德国等发达,活性炭的水处理技术是作为应急或水质把关的工艺[1].但是,活性炭水处理工艺存在着水质的二次微生物污染问题.一般活性炭失效时其吸附能力仅消耗40% ~60%.这是因为在处理水的过程中,被活性炭吸附的微生物在活性炭表面“坐床”后迅速地繁殖而覆盖活性炭表面[2].微生物大量繁殖后将不断地脱落造成处理后水质的二次污染[3].为此,本文提出采用活性炭的“碘化”处理方法,将活性炭用复合碘试剂进行预处理,在活性炭的表面吸附定量的碘,经过载碘处理后的活性炭不会影响其吸附能力和效率.当活性炭表面吸附微生物后,由于微生物的微电负性,即可与活性炭表面的微量碘离子发生卤化,造成菌体蛋白的沉淀,从而起到抑制细菌繁殖的作用[4].随着处理水量和吸附微生物量的增加,载碘活性炭表面上的碘会逐渐消耗,最后“空出”所有的活性表面,空出的活性表面可以继续起到吸附的作用,从而就可避免水质二次污染,提高活性炭的吸附效率.
1 碘化活性炭与非碘化活性炭的对比实验和操作过程
1·1 实验一
目的是了解普通活性炭的TOC吸附性能和
微生物二次污染的周期.操作步骤: 
1)在同一包装中取两份1 000 g活性炭. 
2)测定两组活性炭的碘值吸附率为66%. 
3)将两组活性炭分别装入直径100 mm的圆柱形过滤器内. 
4)以自来水为原水,流向由下至上,流量控制在1 L/h,同时过滤.分别标为甲1、甲2号出水样. 
5)每12 h分别测定过滤前和过滤后水的温度、pH值、TOC指标、细菌总数.将每天两次测定结果平均取值。

1·2 实验二
测定用不同浓度的复合碘溶液碘化处理活性炭后的吸附性能.
操作步骤: 
1)以V(碘):V(碘化钾)=1∶1·2的比例配置体积分数为0·2%、0·4%、0·8%、1·6%、3·2%的碘溶液各3 000 m.l碘和碘化钾选用化学纯试剂. 
2)在实验一样品同一包装中取5份1 000 g活性炭,分别放入不同浓度的碘溶液中浸泡并充分搅拌30 min,取出后沥干. 
3)将沥干的活性炭分别装入5只直径100 mm的柱型过滤器内. 
4)以自来水为原水,流向由下至上,流量控制1 L/h,同时过滤. 
5)每120 h(5 d)分别测定过滤前和过滤后水的温度、pH值、TOC指标、细菌总数。
6)将实验二定为乙组,标号随碘溶液浓度的增大依次定为乙1~5.
1·3 实验三
测定碘化后活性炭在水中析出的碘含量.
操作步骤: 
1)在实验二过程中,每120 h分别测定过滤前水中的碘含量,采用碘量比色法测定. 
2)在实验二过程中,每120 h分别测定过滤后水中的碘含量,采用碘量比色法测定.
3)将前两项相减得差值.

注:实验水温18~20℃,原水的细菌总数是两次检测的平均值.

2 结果及分析
1)从表1中可以看出,未经过碘化处理的活性炭在过滤672 L水后细菌指标超过进水的细菌指标,水质发生二次污染.随之TOC指标也开始上升,说明活性炭已经失去吸附作用.非碘化活性炭的有效周期是28 d、672 h.
2)从表2中可以看出,经过碘化处理的“乙3”号活性炭过滤的水量是非碘化处理活性炭的3倍.
3)通过试验数据对比可知,经过碘化处理的活性炭其TOC吸附值是普通活性炭的3倍以上.
4)从表2中可以看出,活性炭碘化溶液的浓度选择是该技术的关键之一.浓度过高可能造成活性炭碘化“涂层过厚”而降低吸附有机物的效果,这可能就是乙4和乙5号样TOC指标高于乙3号样的原因.碘化浓度过低将缩短活性炭的有效周期.
5)水中的碘含量和载碘碳解析的碘含量均未检出.
6)由于实验设备较小,滤料层较薄,实验中没有进行反冲洗的过程.但是进行了过载碘碳的反冲洗比较试验,表明反冲洗过程对载碘碳的应用效果没有影响.

3 碘化活性炭载银活性炭的比较
碘化活性炭的优势:
1)在水处理过程中,碘离子的解吸速率、水中碘离子的浓度与原水中细菌“浓度”是等当量的.这是因为活性炭对碘的吸附“力”较强,只有电负性的微生物才能与活性炭表面的微量碘离子卤化,消耗碘离子,因此,出水中游离碘的含量未检出,而且,碘消耗低于载银活性炭的银离子消耗.
2)碘具有广谱和较强的灭菌效果,特别是对细菌战中的炭疽杆菌具有很强的消毒作用.碘与细菌接触的过程中,一部分碘吸收、一部分碘疏松地结合形成碘化物离子,碘化物离子可继续穿透使杀菌作用达到菌体蛋白质的深部.与碘化活性炭类似的活性炭渗银技术已经使用多年,相比碘化活性炭有如下差异:一是费用高, 1 t加碘碳比1 t渗银碳低2 000~2 500元的成本.二是活性炭吸附银的“能力”低于碘,因此,渗银碳制造工艺复杂,灭菌效率低,经过小型实验确认,渗银碳与碘化活性炭相比灭菌效率低30%~22%.三是应用周期短,由于活性炭对银的吸附能力低于碘[3],在处理水过程中,银离子较快地脱离活性炭的“束缚”迅速释放,造成处理初期,出水中银离子浓度高(过高的银离子对人体有害),后期银离子的释放当量低于细菌浓度而降低了消毒效果[4].四是保健性差,而碘化活性炭处理水中如果含有微量的碘离子对人是有益的.

4 结 论
1)活性炭碘化技术可使活性炭同时具有灭菌和吸附净化的双重功能,免去活性炭水处理系统中的灭菌设备.
2)碘化技术可延长活性炭水处理系统的工作周期,提高活性炭的吸附效率,降低运行费用.


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