292 中 国 环 境 科 学 27卷
图3 硝基苯MCRB穿透曲线
Fig.3 MCRB breakthrough curves for nitrobenzene
—□— 上海破碎椰壳炭YK-2 —×— 上海柱形Φ1.5mm —◇— 上海破碎原煤炭 —△— 上海破碎果壳炭专用
活性炭对于苯酚的吸附性能还可能与水中极性有机小分子物质存在一定相关性,说明活性炭表面酸性氧化基团数量对于极性小分子的吸附也有重要影响,氧化基团的增加会降低活性炭对该类物质的吸附性能[1].MTBE(分子量88)水中的溶解度高达51000mg/L,图4显示在2种初始浓度(10,25mg/L)下,各活性炭样本对于MTBE的吸附性能与苯酚值顺序一致.MTBE的MCRB穿透曲线(图5)也进一步显示,苯酚值高的活性炭在处理过程中表现出对MTBE更好的吸附性能.
苯酚值所包含的活性炭表面化学信息对预测此类小分子在活性炭上的吸附有参考价值.
)
g/gm(量附吸gl图4 MTBE吸附等温线 Fig.4 Adsorption isotherms for MTBE
□ 上海破碎原煤炭(10mg/L) △ 上海破碎椰壳炭YK-2(10mg/L)
◇ 上海破碎果壳炭专用(10mg/L)
× 上海柱形炭18#11(10mg/L)
■ 上海破碎原煤炭(25mg/L) + 上海柱形炭
18#11(25mg/L)
▲ 上海破碎椰壳炭
YK-2(25mg/L)
◆ 上海破碎果壳炭专用(25mg/L)
利用苯酚值所蕴涵的这一表面化学信息,还可分析活化过程对活性炭性能的影响.表1显示以木材为原料的活性炭可以比煤炭形成更多的大型中孔(丹宁酸值较高);使用水蒸气活化相比化学法,可以形成更多的小微孔,而中孔较少.同时炭表面的氧化程度也较低,这表现为上海粉状木质炭A和南京林化所粉状木质炭A相比同系列的化学法活化炭,苯酚值相对较高.磷酸活化和
氯化锌活化的活性炭苯酚值差别不大,均可以形成较多的大型中孔(丹宁酸值),说明磷酸活化可以替代氯化锌活化成为一种低污染活化方法.
图5 MTBE的MCRB穿透曲线 Fig.5 MCRB curves for MTBE
—×— 上海破碎椰壳炭YK-2 —▲— 上海破碎果壳炭专用
—◆— 上海破碎原煤炭
2.3 适用范围与应用方法
在应用性能指标时,当在水中含有中、大型有机物分子,孔径分布对吸附影响最大,应首先考虑炭孔径分布对于分子的屏蔽作用,即优先考察丹宁酸和甲基蓝值.当水中仅含有一些小分子有机物时,活性炭的表面化学性质对吸附的影响更大.若水中主要含芳环类或极性小分子,苯酚值可
能比碘值更能反映活性炭的实际吸附性能(图2~图5).此时可按水中分子极性和结构的不同,参考苯酚值或碘值进行选炭.
现有研究[4-
5,8]已用多个小型和中型污染物
分子对上述使用方法的有效性进行了验证.为进一步验证指标数据的适用范围,对于典型的环境激素BPA(分子量228)及表征水中三卤甲烷(THM)等前驱物的腐殖酸(分子量103~105)
进行