铁氮共掺杂生物炭对二级水溶解性有机物的吸附特性与长效性评价

作者：吴晨曦; 许路; 金鑫; 石烜; 金鹏康^*

来源：环境科学, 2022, 43(01): 398-408.

DOI：10.13227/j.hjkx.202105258

• 铁氮共掺杂生物炭
• 吸附
• 二级水
• 溶解性有机物(DOM)
• 分级表征
• 固定床吸附柱

为经济高效地去除污水厂二级水中溶解性有机物(DOM),采用铁氮共掺杂生物炭材料(Fe-N-C)作为新型吸附剂,系统分析了该新型碳材料对于二级水DOM的吸附性能、动力学过程、选择性和作用机制.此外,通过固定床吸附装置深入考察了该吸附材料的长效性和重复利用性.结果表明,Fe-N-C对于二级水DOM具有突出的吸附性能,投加量仅为1.0 g·L-1时,TOC、 UV254和UV280的去除率分别高达40.18%、 76.92%和78.26%,远远高于纯生物炭和常规活性炭的吸附效果;吸附过程符合伪二级动力学和Freundlich吸附等温线模型,表明其吸附过程是涉及化合价和交换电子的多层化学吸附;三维荧光光谱、相对分子质量分布和树脂分级表征等分析结果表明,Fe-N-C对于二级水DOM中的不同组分具有选择吸附性;以Fe-N-C为核心的固定床吸附柱对二级水TOC、 UV254和UV280的最大去除率高达94.09%、 95.65%和97.18%,同时具有良好的稳定性,处理量达620倍床体积时才接近吸附饱和,但经再生热处理后,吸附性能得以显著恢复.研究结果有望为高效吸附水处理技术的进一步发展提供参考与借鉴.

• 单位
  建筑工程学院; 西安建筑科技大学; 西安交通大学