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浙江大学学报（理学版）
浙江大学学报（理学版）  2022, Vol. 49 Issue (4): 489-497    DOI: 10.3785/j.issn.1008-9497.2022.04.013
环境科学     
活性炭吸附饮用水中三卤甲烷的实验研究
贺斯佳,张硕,孙昊,郭庆龄,翁琦辉,杨岳平()
浙江大学 环境与资源学院，浙江 杭州 310058
Experimental study on adsorption of trihalomethane in drinking water by activated carbon
Sijia HE,Shuo ZHANG,Hao SUN,Qingling GUO,Qihui WENG,Yueping YANG()
College of Environment and Resource Science，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China
 全文: PDF(3173 KB)   HTML( 2 )
摘要：

采用活性炭吸附方法控制饮用水中的三卤甲烷（THMs）。对筛选的活性炭进行动态和静态吸附实验。在ACL1，ACL2，ACY，ACM 4种活性炭中，椰壳活性炭ACL1对THMs的平衡吸附量最高；吸附行为更符合Freundlich经验模型。静态吸附实验结果表明，前1 h ACL1对THMs的吸附效率较高，4 h内达到吸附平衡，当温度为27~36 ℃时，温度变化对活性炭吸附THMs的影响较小；当THMs的初始浓度为200 μg·L-1时，ACL1对THMs的去除率大于90%；ACL1对THMs的吸附效率依次为CHBr3>CHClBr2>CHCl2Br>CHCl3。动态吸附实验结果表明，当进水的THMs浓度为200 μg·L-1时，出水THMs达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）所需的最大吸附时长分别为：CHCl3 8.1 h，CHCl2Br 15.3 h，CHClBr2 15.6 h，CHBr3 16.5 h。
关键词： 椰壳活性炭;  三卤甲烷;  饮用水;  吸附    
Abstract:

To control the amount of trihalomethane (THMs) in drinking water, this study employs activated carbon as adsorbent to adsorb THMs. Experimental results show that coconut shell activated carbon ACL1 has higher equilibrium adsorption capacity for THMs. The static adsorption test showed that activated carbon ACL1 presented higher adsorption efficiency for THMs within 1 hour, and reached adsorption equilibrium within 4 h. It was found that, the temperature had little effect on the adsorption of THMs by activated carbon within the range of 27?36 ℃; When the initial concentration of THMs was twice the limit value of national standard, the removal rate of THMs was higher than 90%. The best adsorption effect of coconut shell activated carbon ACL1 was on CHCl3, followed by CHCl2Br, CHClBr2 and CHBr3. The results of dynamic adsorption test showed that when the influent concentration of THMs were 200 μg·L-1, the removal efficiency of THMs by the advanced treatment process meet the requirements of sanitary standard for drinking water (GB5749-2006). The adsorption effect of CHCl3, CHCl2Br, CHClBr2 and CHBr3 was consistent with the static adsorption test. The maximum adsorption time was 8.1, 15.3, 15.6 and 16.5 h, respectively.
Key words: coconut shell activated carbon    THMs    drinking water    adsorption
收稿日期: 2020-10-29 出版日期: 2022-07-13
CLC:  X 52  
通讯作者: 杨岳平     E-mail: yyuep@zju.edu.cn
作者简介: 贺斯佳（1996—），ORCID：https：//orcid.org/0000-0003-0661-6925，女，硕士研究生，主要从事海水淡化及饮用水安全研究.
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张硕
孙昊
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杨岳平

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贺斯佳,张硕,孙昊,郭庆龄,翁琦辉,杨岳平. 活性炭吸附饮用水中三卤甲烷的实验研究[J]. 浙江大学学报（理学版）, 2022, 49(4): 489-497.

Sijia HE,Shuo ZHANG,Hao SUN,Qingling GUO,Qihui WENG,Yueping YANG. Experimental study on adsorption of trihalomethane in drinking water by activated carbon. Journal of Zhejiang University (Science Edition), 2022, 49(4): 489-497.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/sci/CN/10.3785/j.issn.1008-9497.2022.04.013    或    https://www.zjujournals.com/sci/CN/Y2022/V49/I4/489

活性炭ACL1ACYACL2ACM
材质椰壳椰壳果壳木质
灰分/%≤30.5~5≤32~6
含水率/%3.175.874.175.82
碘吸附量/（mg·g-1）989.6±6.5791.9±4.2812.4±8.31037±3.9
亚甲基蓝吸附量/（mg·g-1）138.7±1.0113.4±0.9102.5±2.4163.7±0.7
苯酚吸附量/（mg·g-1）163.1±3.3137.8±1.5159.7±2.7137.7±1.8
比表面积/（m2·g-1）997.7±8.3972.2±5.7373.5±6.21 685.0±7.5
总孔容积/（cm3·g-1）0.488±0.0020.502±0.0020.231±0.0031.210±0.004
平均孔径/nm2.20±0.032.42±0.042.58±0.292.92±0.11
表1  4种活性炭的物理性质
图1  活性炭吸附装置
图2  4种活性炭对THMs的吸附量随时间的变化关系
THMsLangmuir模型Freundlich模型
qm/（μg·g-1）b/（L·μg-1）R2KF/（μg·g-1）nR2
CHCl3248.1390.7520.838115.13.5660.955
CHCl2Br386.1000.3530.942132.53.0230.960
CHClBr2414.9380.4880.951143.12.5740.998
CHBr3378.7880.8050.976157.31.6230.994
表2  ACL1对THMs的吸附热力学模型
图3  ACL1对THMs的Langmuir等温吸附线
图4  ACL1对THMs的Freundlich等温吸附线
图5  ACL1对THMs的静态吸附效果
图6  不同初始浓度下THMs去除率随时间的变化
图7  THMs去除率随温度的变化
图8  不同实验条件下ACL1对CHCl3的动态吸附曲线
图9  ACL1对THMs的动态吸附曲线
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