不同炭質吸附劑對多氯聯苯的長時間吸附特性研究及應用.pdf

1、沉積物是持久性有機污染物的大儲庫，雖然在1974年禁止生產，但沉積物中的污染物仍然會通過釋放作用進入到水環(huán)境中，威脅著人類的健康，所以治理沉積物污染已經成為一個熱點話題。本論文應用5種炭質吸附劑（椰殼活性炭、木炭活性炭、原炭（未活化炭）、東海電廠灰、煤基活性炭），以多氯聯苯(PCBs)為吸附質，利用仿生被動采樣提取及測定吸附質，研究各炭質吸附劑的吸附動力學及等溫曲線，探究炭質吸附劑的吸附原理，進而應用其中的煤基活性炭、椰殼活性炭、果殼、

2、原碳為修復劑，進行實際污染沉積物（蒲河支流某河段）的治理與修復研究，為炭質吸附劑的應用提供理論基礎。研究所得結論如下:
　　(1)煤基活性炭、木質活性炭具有較高的比表面積，且以中孔及微孔為主，椰殼活性炭、原炭、東海電廠灰的比表面積較小，東海電廠灰以大孔為主，幾乎沒有微孔結構。本研究中使用5種炭質吸附劑都含有苯環(huán)及羥基基團，且所含有的官能團類似。三維熒光圖譜顯示，研究中使用的天然有機質(NOM)主要成分是富里酸，結合排阻色譜可以看出

3、，其平均分子量在5000Da附近。
　　(2)吸附動力學研究表明:準二級動力學能夠很好的擬合5種炭質吸附劑對PCBs的吸附動力學過程（相關系數R2＞0.99），說明吸附過程是一個多重而復雜的過程;研究發(fā)現以大孔為主的炭質吸附劑（如:東海電廠灰、椰殼活性炭、原炭）顆粒內擴散方程參數k值較大，Elovich方程參數b值較大，說明表觀吸附速率快，達到平衡所需要的時間較短，快吸附到慢吸附轉換過程不明顯，其主要以表面吸附為主;以微孔和中孔為

4、主的炭質吸附劑（煤基活性炭、木炭）孔隙較為發(fā)達，表觀吸附速率小，快吸附到慢吸附轉換顯著，說明以內部吸附為主;NOM對炭質吸附劑吸附性能的影響實驗表明，NOM的存在使得孔徑不發(fā)達的炭質吸附劑（如:東海電廠灰、椰殼活性炭、原炭）表觀吸附速率下降，快-慢吸附速率差距增大，而NOM對孔徑較發(fā)達的炭質吸附劑（如:煤基活性炭、木炭）具有相反的作用。
　　(3)吸附等溫曲線研究結果表明，Freundlich吸附模型能較好的模擬實驗數據(R2＞0

5、.6);吸附時間為1個月及12個月，孔隙結構較為發(fā)達的煤基活性炭和木炭活性炭的吸附量均大于其他炭質吸附劑，但吸附1個月時，這種差距不顯著，而吸附12個月時差距較大，原因是，吸附1個月時，吸附并未達到平衡（吸附動力學研究得到同樣的結論），分配系數(Kd)并不能體現吸附劑的實際吸附能力，吸附12個月時，吸附達到平衡，此時的Kd值能夠體現吸附劑的實際吸附能力。短時吸附，NOM降低了5種炭質吸附劑對PCBs的吸附容量，尤其是對椰殼活性炭、原炭、

6、東海電廠灰的降低幅度較大;當吸附時間為12個月時，NOM對5種炭質吸附劑的影響均小，究其原因，短時吸附，NOM附著在炭質吸附劑表面（尤其是以中孔和大孔為主的吸附劑），競爭和堵塞作用阻礙了其對PCBs的吸附，隨著時間的延長，PCBs分子能夠穿越NOM，進而進入炭質吸附劑的內部孔道，NOM的影響大大降低。
　　(4)現場試驗表明，煤基活性炭對PCBs的治理效果最佳，治理效果順序為:煤基活性炭＞果殼活性炭＞椰殼活性炭＞原炭，此結果與實驗