活性炭纤维电极在水处理中的应用及进展

活性炭纤维（ACF）由于其自身特性而成为良好的电极材料,介绍了ACF电极在处理水体中难降解有机物、同步强化自养反硝化及其他深度处理方面的机理和效果,同时说明了ACF电极自身改进技术的原理和应用,如掺加具有电化学催化能力的金属物质Sn及Pd等.研究表明,ACF电极电解工艺作为一种新型的高级氧化技术,可以弥补传统生物工艺的不足,是一种高效、安全的水处理技术.     

基于有机物分子质量分布的饮用水处理工艺选择

为应对市内运河排洪造成的出水有机物超标问题,建立了臭氧／活性炭中试装置,采用滤膜法测试了运河水、现有水厂各工艺段及臭氧／活性炭出水中有机物的分子质量分布,在此基础上对现有水处理工艺进行了评价。结果表明,由于原水受到工业污染,其大分子有机物含量较高,并且亲水性强而易被氧化,造成混凝沉淀的去除效果不好,而运河水中的溶解性小分子有机物含量较高,也不易被混凝沉淀去除,采用臭氧／活性炭深度处理工艺是一个很好的选择。臭氧和活性炭联用提高对有机物去除效果的原因在于,臭氧能有效地氧化大分子有机物为小分子有机物,有利于活性炭的吸附、降解去除。     

固定化生物活性炭纤维小球处理苯酚废水研究

采用经苯酚驯化后的活性污泥，以活性炭纤维为载体，以聚乙烯醇（PVA）为包埋剂制成固定化生物活性炭纤维小球。通过研究不同因素对苯酚去除率的影响，确定了制备固定化生物活性炭纤维小球的最佳参数：包泥量为1（污泥／PVA溶液），PVA浓度为20％，包炭量为0．04：1（ACF／PVA溶液），交联时间为12h。研究了温度和pH值对苯酚去除效果的影响，结果表明，温度为5～35℃、pH在6～7时对苯酚的去除率可达90％以上，去除效果明显好于活性炭纤维、生物活性炭及生物活性炭纤维。     

从分子质量的变化分析臭氧活性炭工艺

为了解臭氧活性炭工艺的机理并优化运行条件,采用臭氧活性炭处理黄浦江原水,分析了原水及经不同工艺单元处理后溶解性有机物 (DOM)分子质量 (MW)的变化。结果表明:黄浦江原水中的DOM主要为小分子有机物;臭氧对大分子有机物的氧化分解作用明显强于对小分子有机物的氧化作用;MW<1ku的有机物经臭氧氧化后则表现出不同程度的增加;混凝、沉淀、过滤对MW>3ku的大分子有机物去除效果较好,而对MW<3ku的小分子有机物去除效果较差;生物活性炭单元能有效去除MW为 3~1ku和MW<1ku的小分子有机物;臭氧氧化与活性炭吸附在去除不同MW有机物的过程中有很好的互补性,从而使该工艺能有效去除原水中的DOM。     

三种不同组合电极催化还原高浓度硝酸盐氮的研究

以重金属Cu或Cu/Pd为催化剂对阴极进行改性,采用三种不同组合电极形式(以电镀方式改性的无孔钛板为阴极,阳极为炭板;经吸附负载改性的活性炭纤维绑缚在钛网上形成阴极.阳极为相同面积的钛网;以负载改性的多孔钛板为阴极,以相同面积的多孔钛板为阳极),考察了其对硝酸盐氯的去除效果以及反应副产物氨氮的生成情况.试验结果表明,将催化剂吸附负载于电极上对硝酸盐氮的去除效果比电镀负载方式好;负载催化剂的ACF电极系统会有黑色絮体脱落,影响处理水体水质;负载钯/铜的多孔钛板具有较高的安全性,适于饮用水中硝酸盐氮的处理.     

珠江水中有机物分子量分布及其去除研究

采用超滤膜分级方法考察了常规混凝、高锰酸钾和粉末活性炭预处理等工艺对珠江水中各级分子量有机物的去除效果。结果表明,珠江水中有机物以分子量小于1kDa的小分子有机物为主,各级分子量有机物TOC和UV254具有良好的相关性。常规混凝工艺主要去除大分子有机物,且去除率随分子量的减小而降低。高锰酸钾预处理能够全面提高各级分子量有机物的去除效果;粉末活性炭主要吸附中小分子有机物,对各级分子量有机物的去除效果与常规混凝成互补。     

复极性电-多相催化氧化处理染料废水试验

通过自制的反应器对复极性电-多相催化氧化方法降解处理有机物的规律进行研究。试验确定槽电压、pH、粒子电极活性炭投加浓度、反应时间等因素对体系处理活性艳橙X-GN废水效果的影响。结果表明:当试验条件为槽电压为16V,pH值为6.8,活性炭(粒子电极)投加量为150g/L,曝气量为0.7L/min,电解质投加量为1.2g/L,反应进行60min,复合体系处理活性艳橙X-GN的去除率最高,可达95.85%,此为最佳反应条件。分析结果可知复极性电-多相催化氧化复合的方法降解处理有机物效果较好。     

颗粒活性炭吸附去除黄浦江原水中有机物的研究

采用超滤膜法分析了黄浦江原水和水厂常规工艺处理出水中有机物的分子质量（MW）分布以及颗粒活性炭（GAC）在不同吸附阶段吸附去除不同分子质量有机物的性能.试验结果表明,黄浦江原水及常规工艺出水中的溶解性有机物（DOC）以小分子为主,并主要集中在MW为10～30 ku和MW＜1 ku的区间;活性炭吸附出水中的溶解性有机物仍然主要集中在小分子区间;吸附初期的活性炭对有机物的去除能力较强,其中对CODMn的去除率＞83%,对UV254的去除率＞90%;随着通水倍数的增大则活性炭的吸附能力逐渐下降,当通水倍数达到6 590.9时,对CODMn和UV254的去除率都只有25%左右;活性炭吸附的各个阶段对小分子有机物的去除率均较高,而对大分子有机物的去除率则较低,从吸附初期到吸附后期,对小分子有机物的去除率高出对大分子有机物的去除率,其百分比从10%增大到30%.     

太湖源水中蓝藻腐败产物的去除工艺研究

采用超滤膜法对太湖源水中的蓝藻腐败产物进行了分子质量分级,研究了混凝、超滤、臭氧氧化及活性炭吸附等工艺对腐败产物的去除效果.结果表明,以CODMn表征的有机物主要分布在分子质量>40 ku和<10 ku的区间,致嗅物质主要集中在10-40 ku的区间,以UV254表征的有机物主要分布在分子质量<40 ku的区间.混凝、超滤特别适于去除分子质量较大的有机物,对致嗅有机物的去除效果不明显;臭氧氧化能显著去除致嗅有机物,同时还将大分子有机物氧化为小分子有机物;活性炭对小分子有机物的吸附效果明显,能够有效去除分子质量<10 ku的有机物.将这四种工艺进行组合能充分发挥各自的作用,保障饮用水的安全性.     

臭氧-生物活性炭深度处理工艺对钱塘江原水处理研究

本文研究臭氧-生物活性炭深度处理工艺对钱塘江原水处理效果,分析各工艺阶段对水质指标的去除效果,结果表明:臭氧-生物活性炭深度处理工艺对COD_(Mn)、UV_(254)、三氯甲烷、三卤甲烷以及感官等指标有很好的去除效果;通过柱状活性炭和煤质压块活性炭的比对表明,两种活性炭对出厂水水质指标去除效果基本一致;对有机物替代指标COD_(Mn)和UV_(254)的去除效果趋于稳定的范围,以及两参数间具有一定的相关性,表明生物膜已挂膜成熟。     

淡水藻源异味化合物的光降解和光催化降解研究

为探讨利用太阳光降解水中异昧化合物的可行性，对2-甲基异莰醇（MIB）、β-柠檬醛（β—Cyclocitral）和β-紫罗兰酮（β-Ionone）等3种异味化合物在紫外光和太阳光下的光降解及光催化降解效果进行了研究。结果表明，单波长紫外光——UVC（254BE）和UVB（312BE）及太阳光均能有效降解纯水中的β—Cyclocitral和β—Ionone，但不能降解MIB。加入纳米TiO2后，在UVC（254BE）、UVB（312BE）和太阳光照射下，MIB、β—Cyclocitral和β—Ionone均能被迅速降解，说明光催化降解体系比紫外光降解体系具有更强的降解能力。3种异味化合物的光催化降解和光降解反应均可用准一级反应动力学方程来描述。太阳光／纳米TiO2光催化体系对湖水中的上述3种异味化合物均能有效降解，显示了其在水体异味去除上的应用潜力。     

PAC/UF组合工艺对17α-乙炔基雌二醇的去除效果

采用活性炭/超滤膜(PAC/UF)组合工艺去除饮用水中的17α-乙炔基雌二醇(EE2),考察了EE2初始浓度、过滤速率、PAC投加量、水体中的阴离子合成洗涤剂及有机物等因素对PAC/UF组合工艺去除水体中EE2的影响.结果表明,单独UF对EE2的截留效果极差,截留率约为5％;PAC/UF组合工艺可有效去除水体中的EE2,且去除率随活性炭投加量的增加而线性增加;水体中的有机物和阴离子合成洗涤剂会降低组合工艺对EE2的去除效果.     

碳气凝胶阴极用于电化学-臭氧体系去除布洛芬的机理试验研究

以天然棉花为前驱物,通过直接一步热解法制备了新型碳纤维气凝胶(CFA)阴极,用于电化学-臭氧技术(E-O3-CFA),通过SEM、BET、XPS等方法对CFA进行成分和结构分析,系统地研究了E-O_3-CFA体系对水中布洛芬(IBP)的去除情况,考察了阴极材料、臭氧浓度、电流强度和初始pH值等因素的影响,分析该体系去除IBP的途径和机理,并对能耗进行计算。结果表明,CFA是一种多孔互联的三维网状结构,孔隙发达,比表面积高且表面存在丰富的含氧官能团,在电流强度为300mA、O_3浓度为16mg/L、未调节初始pH值的条件下,E-O3-CFA体系对水中IBP的去除率高达97.96%,高于使用其他阴极材料的电化学-臭氧体系(不锈钢阴极83.11%、活性炭纤维阴极94.78%、石墨阴极89.05%),CFA阴极的使用进一步降低了电化学-臭氧体系的单位能耗(SEC=2.49kW·h/gTOC),该体系主要通过以羟基自由基(·OH)为主的自由基路径氧化降解有机物。     

MOFs改性纳滤膜去除饮用水中微量有机物进展

纳滤是一种可用于去除微量小分子有机污染物的技术，但目前纳滤膜难以同时实现高通量及高有机物去除率，限制了其大规模应用。在纳滤膜中添加金属有机框架复合物（MOFs），通过其大量的纳米孔道及其筛分、吸附和催化降解等作用可以使纳滤膜实现高通量和对有机物的高效去除。分析阐述了近年来国内外基于MOFs改性纳滤膜去除微量小分子有机污染物的研究进展，并分析了MOFs改性纳滤膜存在的问题，以期为改性纳滤膜去除饮用水中微量小分子有机物提供参考。     

南方某水厂臭氧/活性炭深度处理工艺运行效果

以南方地区微污染水源水为对象,研究臭氧/活性炭深度处理工艺对有机物综合指标UV(254)、COD(Mn)、TOC的去除效果以及对消毒副产物的控制效果,并结合三维荧光光谱技术分析溶解性有机物的荧光特性。结果表明,与常规处理工艺相比,增加臭氧/活性炭深度处理工艺后,对UV(254)、COD(Mn)、TOC、三卤甲烷前体物的去除率分别提高了47.05%、20.24%、31.11%、37.70%。三维荧光光谱分析结果表明,该地区微污染水源水主要由芳香性蛋白质类物质、溶解性微生物代谢产物类物质和富里酸类物质组成,臭氧/活性炭深度处理工艺对荧光溶解性有机物的去除效果明显。     

混凝和粉末炭去除黄浦江水中DOM的效果

研究表明,混凝去降分子量〉４０００ｕ的溶解性有机场（ＤＯＭ）效果较好,而对分子量〈４０００ｕ的去除效果较差。粉末活性炭去除低分子量的ＤＯＭ效果较好,去除大分子量的ＤＯＭ效果较差。当粉末活性炭投加量较大时,ＤＯＭ分子量的大小对吸附效果的影响减少。黄浦江水中分子量〉４０００ｕ的一部分有机物难以被粉末活性炭吸附去除。     

A2/O工艺各段对焦化废水中难降解有机物的去除作用

总结了近年来A^2/O工艺各段对焦化废水中几种典型难降解有机物（吡啶、吲哚、喹啉等）的降解情况，从降解特性、动力学及机理等方面加以分析，旨在最大限度地发挥厌氧、缺氧及好氧各段微生物的联合降解作用，提高A^2/O工艺对焦化废水中难降解有机物的去除效果。     

膜生物反应器去除城市污水中有机物和氮的研究

研究了浸没式膜生物反应器（SMBR）对城市污水中不同分子质量有机物的去除特性,探讨了不同工艺参数对氮去除效果的影响。在连续进水、间歇曝气、间歇出水的运行条件下,SMBR对城市污水中有机物和氨氮的去除效果较好。当HRT为4 h、曝气/停曝时间为90 min/30min时,SMBR对小分子质量有机物（〈4 ku）的去除率为44%,对中等分子质量有机物（4～30 ku）的去除率〉90%,高分子质量有机物（〉30 ku）因可被微滤膜高效截留而在反应器中发生一定程度的积累。影响脱氮效果的因素包括DO、HRT、曝气/停曝时间等。当DO为3.2 mg/L时,总氮可通过同步硝化反硝化作用被去除。当曝气/停曝时间周期为120 min、HRT为4 h时,脱氮较适宜的曝气/停曝时间为90 min/30 min。     

两种碳基材料对二级出水中有机物的去除特性

针对活性炭与活性焦两种碳基吸附材料,分别开展静态吸附与动态过滤实验,考察了两者对城镇再生水厂二级出水中有机物的去除效果。结果表明:活性焦介孔及大孔丰富,对应孔体积为0.436 cm³/g,为活性炭的1.6倍;准二级动力学模型更适用于两种材料对COD的吸附动力学拟合,活性焦动力学吸附速率常数k₂为活性炭的2倍;水温为22℃时,活性焦与活性炭对COD的Langmuir饱和吸附量分别为230.38、94.14 mg/g。在近4个月的连续运行中,活性焦滤柱对有机物的去除效果全程优于活性炭滤柱,尽管两滤柱在由单纯吸附向生物吸附降解转化的过程中对有机物的去除率有所降低,但对COD的去除率仍可分别稳定在28.43%和22.26%。活性焦颗粒与活性炭颗粒表面ATP含量最高分别为7032.94、5753.52 ng/g。此外,活性焦滤柱对1~10 ku有机物组分,以及腐殖酸类物质、溶解性微生物代谢产物等不同荧光特性有机物均有较好的去除效果。与活性炭相比,活性焦对再生水厂二级出水中有机物的去除效果更优。     

活性碳纤维的电吸附性能

研究了活性碳纤维(ACF)表面结构、性质与其电吸附性能的相关性,并应用于有机污染物的电吸附去除.结果表明:对于SBET分别为791,1 003,1 314 m2/g的ACF虽然具有相似的孔径分布范围、相近的等电点和相同的表面微观结构,但SBET和微孔体积数的不同将导致ACF物理电阻值和表面电化学阻抗差异较大,从而造成ACF对有机物苯酚的电吸附效果明显不同.而且,ACF的电吸附性能受到吸附质的性质、初始浓度和介质pH值的显著影响.