赋磁活性炭粉去除饮用水中的有机物
摘要：在改性天然高分子助凝剂强化混凝试验的基础上，分别 研究 了活性炭粉、磁粉、铁粉和赋磁活性炭粉对饮用水中有机物的去除效果。结果表明，在加入量相同时，赋磁活性炭粉的处理效果较好，明显提高了CODMn、TOC、UV254等的去除率，且容易回收利用。
关键词：饮用水处理 强化混凝 赋磁活性炭粉 磁效应
高梯度磁滤技术对饮用水的消毒已取得了一定效果，而且磁技术在水处理中的 应用 已从单一的磁场处理、磁滤装置向与各种药剂与磁场协同作用的方向 发展 [1、2]，笔者利用混凝剂、磁性颗粒和磁场的共同作用处理地表水，探讨其对水中污染物尤其是有机物的去除效果。
1 试验材料与 方法
1.1 药剂
聚合氯化铝(PAC，经卫生部门检测符合国家标准);改性天然高分子助凝剂(CMS，自制，经卫生部门检测符合国家标准)[2];还原铁粉(CP级，200目);粉末活性炭(200目); 磁粉(自制)，赋磁活性炭粉(自制)。
1.2 仪器
1000mL烧杯(距杯底部10mm处设置取样口)，搅拌器，磁处理装置(自制)，砂滤柱(高20mm，直径15mm)，磁滤器(填充8%不锈钢绒丝)，2100N型浊度仪，751型紫外分光光度计，TOC仪。
1.3 试验步骤
(1)准备
①磁粉的制备：令溶液中[Fe3+]∶[Fe2+]=3∶2，加入10%的NaOH调pH值至碱性，40 ℃恒温4h得到Fe3O4粉末，酸性处理和水洗后，通入N2保护、干燥待用。
②赋磁活性炭粉的制备：将活性炭粉末用[Fe3+]∶[Fe2+]=3∶2的溶液浸泡，再用10%的NaOH调至碱性，40 ℃恒温4 h，酸性处理和水洗后通入N2保护、干燥待用。
(2)高分子强化混凝过程试验
①只投入PAC
②加入CMS
③改变CMS加入量
具体试验流程为：
(3)投加粉末试验
分别利用粉末活性炭、铁粉、磁粉和赋磁活性炭粉与等量CMS协同进行水处理试验，流程为：
以上每项试验重复5次，取平均值作为试验结果加以讨论。
2 结果和讨论
①采用CMS的强化混凝试验结果见表1。
| 试验方法 | pH值 | 浊度(NTU) | CODMn(mg/L) | TOC(mg/L) | UV254 | 氨氮(mg/L) | |
| 原水 | 7.06 | 48 | 5.97 | 3.72 | 0.056 | 2.58 | |
| PAC(5mg/L) | 6.80 | 1.00 | 3.04 | 3.39 | 0.049 | 2.22 | |
| PAC+ | CMS(0.2 mg/L) | 6.93 | 0.55 | 2.71 | 3.06 | 0.030 | 2.15 |
| CMS(0.3 mg/L) | 6.95 | 0.40 | 2.09 | 3.16 | 0.031 | 2.00 | |
| CMS(0.4 mg/L) | 6.97 | 0.20 | 1.22 | 3.25 | 0.033 | 1.69 | |
| CMS(0.5mg/L) | 7.00 | 0.60 | 4.96 | 3.56 | 0.037 | 2.16 | |
加入CMS后，浊度达到0.5 NTU以下，对CODMn、TOC、UV254平均降低15%左右，但对氨氮的去除效果不好，提高CMS的用量不但不能提高有机物的去除率，反而使有机物的含量增加。
②控制CMS的加入量为0.2 mg/L，再分别投加粉末活性炭、铁粉、磁粉和赋磁活性炭粉，各种粉末的投加量均为20 mg/L，试验结果见表2。
| 投加粉末 | 浊度(NTU) | CODMn(mg/L) | TOC(mg/L) | UV254 | 氨氮(mg/L) |
| 空白 | 0.45 | 2.40 | 2.97 | 0.036 | 2.08 |
| 粉末活性炭 | 0.40 | 0.69 | 0.58 | 0.011 | 0.16 |
| 铁粉 | 0.46 | 2.09 | 2.36 | 0.03 | 12.00 |
| 磁粉 | 0.40 | 1.22 | 2.25 | 0.026 | 1.68 |
| 赋磁活性炭粉 | 0.20 | 0.56 | 0.36 | 0.008 | 0.15 |
从表2可以看出，赋磁活性炭粉能够发挥活性炭的净化功能并使其得到强化，提高了对有机物的去除效果。
③赋磁活性炭粉经多次使用后可利用磁选装置从絮凝体中回收，如果以pH=6的NaCl溶液作为洗涤液，在液固比为10∶1的条件下进行淋洗，即可以循环使用。不同的淋洗次数与使 用效果的关系见表3。
| 淋洗次数 | 浊度(NTU) | COD Mn(mg/L) | TOC(mg/L) | UV254 | 氨氮(mg/L) |
| 1 | 0.42 | 2.50 | 2.95 | 0.016 | 0.18 |
| 2 | 0.30 | 0.69 | 0.58 | 0.011 | 0.16 |
| 3 | 0.21 | 0.57 | 0.36 | 0.008 | 0.15 |
| 4 | 0.20 | 0.52 | 0.35 | 0.008 | 0.15 |
| 5 | 0.20 | 0.52 | 0.36 | 0.008 | 0.15 |
可以看出，赋磁活性炭粉淋洗3次后回用效果最佳。
3 结论和展望
①利用CMS的强化混凝对降低浊度有很好的效果，可使浊度降至0.5NTU以下，对CODMn和TOC、UV254的去除率也可平均提高15%左右，但对氨氮的去除效果不好。
②赋磁活性炭粉可以将粉末活性炭的良好净化功能和磁性粒子的分离功能相结合，既强化了有机物的去除效果又便于回收利，而且制作和操作过程简单，具有良好的 应用 前景。
在 研究 中也发现，对不同的有机物，活性炭的饱和吸附量有很大的区别，而且不同的活性炭以及不同的赋磁工艺条件也对有机物的吸附有一定的 影响 ，这方面尚有待于进一步研究。
参考 文献 ：
[1]Ivo Safarik,Konstanca Nymburska and Mirka Safarikova.Absorption of water-soluble organic dyes on magnetic charcoal[J].J Chem Tech Biotechnol,1997,(69):1-4.
[2]马伟，郭丽燕，肖锦.天然高分子改性絮凝剂的性能及磁场协同混凝 效能研究[J].环境 科学 ，1999，1(20):59-61.
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