饮用水二氧化氯消毒副产物亚氯酸盐的去除方法研究

摘要

为了去除饮用水经二氧化氯消毒后的副产物——亚氯酸盐(ClO2-),本文结合饮用水常规处理工艺对活性炭,抗坏血酸和硫酸亚铁去除水中ClO2-的方法进行了研究。研究工作主要包括三个方面:第一,通过单因素实验和正交实验对粉末活性炭(PAC)、抗坏血酸(VC)及硫酸亚铁去除ClO2-的工艺进行了实验研究;第二,通过考察PAC吸附ClO2-的热力学、动力学,并对吸附机理进行了初步的探讨;第三,考察了颗粒活性炭(GAC)吸附去除ClO2-动态实验的影响因子对去除效果的影响,获得了可供工程实践参考的工艺数据。
　　 单因素实验结果表明,pH值、药剂投加量和反应温度对各种药剂去除ClO2-均有较大的影响,PAC对ClO2-的去除率受ClO2-的初始浓度影响较大,而对VC和硫酸亚铁对ClO2-去除率受其影响较小;随着反应时间的增加,PAC和VC对ClO2-的去除率先增加后趋于稳定,而硫酸亚铁与ClO2-反应迅速,几秒内即可将ClO2-基本去除。通过正交实验确定了三种工艺的优化条件,其中,PAC去除工艺为:pH=6、活性炭负荷(ClO2-/PAC)=25mg/g、反应时间15min及反应温度35℃;VC去除工艺为:pH=5、VC/ClO2-质量比=5.5、反应时间20min及反应温度30℃;硫酸亚铁去除工艺为:pH=5、Fd2+/ClO2-质量比=4、反应温度为40℃。
　　 PAC吸附ClO2-的热力学研究结果显示,活性炭吸附ClO2-是一个以物理吸附为主,化学吸附为辅的过程,吸附过程是吸热的,吸附热力学符合Freundlich吸附等温模型。吸附动力学的研究结果表明,在PAC吸附ClO2-的过程中,颗粒内扩散过程并不是吸附速率的唯一控制过程,液膜扩散可能对其也有很大的影响。其吸附动力学符合伪二级动力学模型。
　　 GAC吸附去除ClO2-的动态实验结果表明,在其它条件不变的情况下,活性炭柱碳层高度的增加将延长其吸附饱和时间,水流速度和ClO2-初始浓度的增加则缩短其吸附饱和时间,研究所确定的较佳工艺条件为:pH=5、活性炭层高H=7.5cm、ClO2-初始浓度为200mg/L、流速30L/min、反应时间200min。
　　 上述几种亚氯酸盐去除工艺,在实验所确定的优化条件下使用,均能取得较好的去除效果。这些工艺条件或参数,可以为水处理工程相关工艺的选择及工艺参数的确定提供参考依据。