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污水处理技术篇:水体中的砷如何去除

2015-06-17 10:28来源:水博网微信关键词:污水处理活性炭污染水体收藏点赞

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2.4光照对除砷效果的影响

光照对除砷效果的影响见图2。

纯纳米二氧化钛受光照影响较大,避光条件下除砷率显著下降,而载钛GAC、载钛PAC的除砷率受光照影响相对不大。从图2可知,在吸附材料投加质量为0.50g时,不避光的条件下,纳米二氧化钛对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除率极高,接近100%,避光后,对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除率约为40%,下降一半以上。

活性炭负载纳米二氧化钛后对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)的去除效果对避光的反应不一致。负载纳米二氧化钛后的GAC和PAC对As(Ⅴ)的去除率在避光条件下比在不避光条件下分别降低了20%和12%,没有纯的纳米二氧化钛降低明显,而对As(Ⅲ)的去除率在避光条件下比在不避光条件下有上升的趋势,分别上升了20%和2%。

3、讨论

负载纳米二氧化钛后,活性炭对砷的去除率显著提高(图1)。这是由于纳米二氧化钛对砷有较强的吸附能力,从而增加了活性炭对砷的吸附性能。另外400℃下的高温焙烧改性,有可能使活性炭表面粗糙度增大,表面活性吸附点位分布更加均匀而紧密,从而提高了对砷的物理吸附能力。

值得注意的是,不同的活性炭负载纳米二氧化钛后表现出不同的除砷效果(图1)。本实验条件下,负载纳米二氧化钛后GAC对砷的去除率高于PAC,这可能是因为GAC为纳米二氧化钛与砷的接触提供了较好的接触平面,使纳米二氧化钛易于与砷接触而有较好吸附效果,但PAC却不能为纳米二氧化钛与砷的接触提供这样的接触平面。但当GAC中纳米二氧化钛的投加量超过25mg/g时,GAC负载纳米二氧化钛达到饱和,对砷的去除率达到最大值,加大纳米二氧化钛的投加量,改性活性炭对砷的去除率并不增加。而PAC比表面积大,负载纳米二氧化钛没有达到饱和,随着纳米二氧化钛的增多,其对砷的去除率也逐渐增加,可见选择PAC可能更为适合。

本研究中,纳米二氧化钛的负载率很低,如何提高活性炭对纳米二氧化钛的负载率,充分发挥纳米二氧化钛的使用价值,是进一步需要解决的问题。可能的方法是采用TiCl4溶液改性活性炭,制备出胶体,使二者混合得更加均匀,从而使负载率更高,对砷的去除效果更好,该项实验正在进行中。

纳米二氧化钛是光活性物质,其除砷效果受光照影响较大是预想到的。本实验发现,避光条件下纳米二氧化钛的除砷率下降了60%(图2),而负载纳米二氧化钛的GAC和PAC的除砷率受光照影响相对较小,对As(Ⅲ)的去除率还有增高的趋势(图2)。这是因为在避光条件下,纳米二氧化钛和活性炭均能吸附一定的砷,活性炭上负载的纳米二氧化钛和活性炭发生协同作用,因而受避光作用的影响没有纯纳米二氧化钛强烈。

应用XRD衍射分析发现,载钛GAC衍射角为26.70°,载钛PAC衍射角为25.88°处均出现了最明显的特征峰,与标准锐钛型二氧化钛谱线中衍射角为25.28°的最强特征峰相符,说明活性炭上已负载了纳米TiO2,其晶型为锐钛型。同时发现,吸附砷前后的样品特征峰没有变化,鉴于一个峰代表一种晶体结构的原理,衍射峰基本一致,说明没有新的晶体产生。由此推断负载纳米二氧化钛活性炭吸附砷为表面吸附,即砷未进入活性炭的晶格内部,非化学吸附。

4、结论

GAC和PAC的除砷效果都很差,不适合直接用于对水体中砷的去除,但负载纳米二氧化钛后,两种活性炭对砷的去除率都显著提高。纯的纳米二氧化钛对砷的吸附率在避光条件下显著下降,但负载纳米二氧化钛后的活性炭除砷率受光照影响不大。因此,负载纳米二氧化钛后的活性炭实用可行,可用于对水体中砷的去除。

原标题:水体中的砷如何去除
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